// Вие четете...

Приложни науки

Морска магнитна снимка. Част 2

„Умен човек е онзи, който търси знание: който си въобразява, че го е намерил, е безумец.“

Методи за отчет на вариациите на геомагнитното поле. При провеждане на магнитна снимка вариациите постъпват в ролята на грешки, които е необходимо да бъдат изключени. Отчета на вариациите на ГМП може да се осъществи по няколко способа:

– по данните измерени от МВС (пряк способ);

– по резултатите от измерванията в точките на пресичане на редовите и специалните галси (косвен способ);

– полукосвен способ;

– по данни от измерванията на диференциалните магнитометри (градиентометричен способ).

1) Прекият способ предвижда измерване на вариациите с помощта на магнитно вариационните станции от морски тип и привличане на данните от бреговите МВС с цел последващо изключване на вариациите от измерените значения на ГМП, в същото това време, по маршрутите на снимката. Но за сметка на динамичността и електропроводимостта на средата нарастват трудностите за наблюденията от морските МВС. Така, ако МВС се установяват в при повърхностния слой вода (буйкови станции), то възникват трудности за наблюденията с морските МВС. При спускането на МВС на дъното (дънни станции) за сметка на големия слой вода, обладаващ значителна електропроводимост, протича екраниране на кратко периодните вариации, в резултат на което се наблюдават различия в записите на буйковите и дънните станции. Този способ е основан на линейната интерполация на данните от МВС, разположени в района на провеждане на магнитната снимка, и може да се използва преимуществено при площна снимка, заради нарастването на погрешността на линейната интерполация с увеличаването на разстоянието между опорните МВС и точките на пресичане.

Както е известно, на границата на бряг – океан, а също така в районите на подводните планини и островите възникват зони на аномален градиент на полето на вариациите, което води към придвижване на фазите на вариациите и рязкото изменение на тяхната амплитуда. Това обстоятелство значително затруднява използването на бреговите МВС за отчет на временните вариации при морска магнитна снимка.

В зависимост от интензивността на вариациите и пространствените нееднородности и тяхното протичане, изискуемото разстояние между МВС може да се изменя от 10 до 200-300 км. В условията на високите широчини прекия способ е не приложим, тъй като грешките в отчета на вариациите при него достигат 1,5 до 180 нТл, тогава когато при косвения те достигат от 1 до 20-50 нТл, а при полукосвения от 0,5 до 10 нТл.

2) Косвеният способ за отчет на вариациите се състои в привързването на редовните наблюдения към местната опорна мрежа, която се създава по резултатите на специалните снимки с помощта на специалните и част от редовите галси. Тоест, за оценка на амплитудата на вариациите на ГМП се използва информацията заключена в значенията на величините на разликите (невязките) получени в точките на пресичане на редовите и специалните галси. Величината на невязките може да се представи в следния вид:

където tр, tс – време на преминаване на i-та точка на пресичане между редовите и специалните галси съответно;

Ti(tp), Ti(tc) – значения на ГМП, измерени на редовите и специалните галси в моменти от време tp и tc;

Т(tp), T(tc) – значения на вариациите на ГМП в моментите от време tp и tc;

(tp), (tc) – значения на грешките в измерванията на ГМП в моментите от време tp и tc.

В дадения способ се използват значенията на Тi(t) с вече въведени поправки за известните систематични погрешности на измерванията. Случайните съставляващи на погрешността на измерванията се минимизират за сметка на голямото количество на използване на значенията на невязките. По този начин, при използване на косвения способ отчета на вариациите се предполага, че преобладаващата причина за невязки се явяват систематично повтарящи се вариации на ГМП.

Изчисляват средната невязка по галса (или на определен отрязък от време). Сместването на нулевата линия на работния галс се извършва на величината на средната разлика, изчислена по пресичането му с всичките специални галси.

Специалните галси се прокарват в спокойно от магнитни смущения време. Поправките за наблюденията на специалните галси се отчитат по прекия способ, ако във времето на тяхното провеждане са били установени МВС или се отчитат по всеки друг способ, чиито оценка за надеждност е известна.

Косвеният способ на отчет на вариациите на ГМП позволява с една или друга степен на надеждност да се установят само дълго периодните смущения на ГМП, но и това съществено зависи от точността на координиране на снимката. Честотния диапазон от 10 – 60 мин. за косвения способ практически е недопустим.

3) Полукосвения способ се заключава в това, че поправките за вариациите се оценяват по данни от МВС и се въвеждат по прекия способ, но амплитудите на вариациите, а понякога и фазата се регистрират по невязките в точките на пресичане на галсите или с поправките за вариациите, оценявани по косвения способ във възлите на опорната мрежа. При този способ може да се разрежда мрежата от специални галси (и, съответно снимката поевтинява) и се отчитат вариациите, чиито период е по-малък от времевия интервал между специалните галси. Този способ е най-ефективен при ограничен участък.

4) Градиентнометричният способ е основан на синхронно измерване на ГМП в няколко фиксирани точки в пространството, получаването на оценки по произведеното стационарно поле и последващото им интегриране. Отношението на превръщане на модула на вектора на индукция на ГМП към разстоянието между точките на измерване дава възможност да се оцени производната на полето по направлението на вектора, съединяващ точките на измерване. Градиентът на полето Т(r) характеризира скоростта на изменение на полето по направлението на вектора r и може да бъде изразен като:

където Т = Тr – T(r+r) – разлика в значенията на пълното поле, измерени в две точки, разнесени на разстояние r.

r е малко в сравнение с разстоянието до най-близките източници на магнитни аномалии. На практика трябва да се изпълнява условието:

където rm – разстояние до източника на магнитни аномалии.

Регистрацията на нарастването на модула Т се осъществява с помощта на диференциални магнитометри. В зависимост от разположението на датчиците относно курсовата линия на движението на кораба различават три основни метода за измерване на градиента: надлъжен, напречен и вертикален.

При съвременното ниво на техническа осигуреност с морски магнитометри практически са реални измерванията на хоризонталния градиент по направлението на движение на кораба Т/Х.

Отчета от диференциалния магнитометър по каналите на измерване на разликите на полето, без да се отчитат апаратните и методичните погрешности може да се представи в следния вид:

където Т1 – сумарното значение на полето, измервано от първия датчик на диференциалния магнитометър, в който влизат постоянната Т1(х) и променливата Т1(t) съставляващи на ГМП;

Х – база на измерване за надлъжното направление на диференциалния магнитометър.

Във вид на това, че източниците на магнитните вариации се разполагат в йоносферата и магнитосферата на разстояние на няколко стотен километра от повърхността на Земята, тоест на значително голямо разстояние от мястото на провеждане на снимката, и че базата на измерване Х е значително по-малко от разстоянието до йоносферата (r ), тоест съблюдават се условията:

то магнитните вариации се оказват с еднакво влияние на двата датчика на градиентометричната система.

Тогава:

и съотношението (4) може да се представи във вид:

Изразът (7) показва същността на градиентометричния метод. При изпълнение и на двете условия (3) и (5) диференциалния магнитометър измерва действително произволно геомагнитно поле по зададено направление, и тези измервания са свободни от влиянието на геомагнитните вариации.

Разполагайки с опорни значения на модула стационарното геомагнитно поле Т(О) в някаква точка Ро и непрекъснат запис на различните канали на диференциалния магнитометър Т(x) по хода на кораба, значението на постоянната съставляваща на ГМП в всяка точка на профила Р(t) може да се определи като

където X – база на диференциалния магнитометър.

Опорното значение Т(О) се определя или с помощта на измерванията от морските МВС, или се определя по косвени способи при площадна снимка.

Интегрирайки значенията на разликите в каналите на магнитометъра се получават значенията на магнитното поле, свободни от магнитните вариации. По пътя на изчисленията от измерените значения на модула на пълния вектор на индукцията на магнитното поле на единият от каналите на диференциалния магнитометър, например, първи – Т1(р), по изчислените значения на магнитното поле свободни от вариации T(p), може да се отдели сумата на магнитните вариации:

Основното преимущество на градиентно метричния способ се заключава във възможността да се получи значението на ГМП свободно от влиянието на магнитни вариации. Разделянето на пълния вектор Т на постоянна и променлива съставляваща протича с точността на линейна съставляваща. За нейното изключване е необходимо периодично галсите от снимката да се затварят в опорна точка – МВС. Но този метод не отстранява влиянието на пространствения градиент на вариациите.

Диференциалния магнитометър по-добре реагира на близко повърхностните източници на аномално магнитно поле, отколкото на дълбоко водните източници. Поради това градиентните измервания е желателно да се съвместяват с измерванията за пълното поле за провеждане на съвместна интерполация. Освен това, в градиентните данни отсъства регионален фон, което облекчава обработката.

За сумарните достойнства на градиентно метричния способ, следва да се отбележи следващото:

– градиентно метричните измервания позволяват разделянето на измереното магнитно поле на постоянна и променлива съставляваща във времето и пространството, което дава възможност да се отдели аномалното магнитно поле без изкривяващото влияние на магнитните вариации;

– при градиентно метричните измервания автоматично се изключва регионалното градиентно поле;

– по-високата различаваща способност на градиентометъра позволява да се отделят аномалиите от близко разположените аномално образуващите тела, например подводни лодки, което открива широки перспективи в използването на градиентометрите от противолодъчните сили на ВМФ.

Понастоящем дадения способ в чист вид най-рационално се използва в районите на океанските хребети и крупните разломи, които, като правило, се намират на големи разстояния от магнитните обсерватории и слабо се осигуряват данни за магнитната активност. Най-добър ефект се достига, когато снимката се изпълнява с взаимно перпендикулярни галси с равни междугалсови разстояния. Регулярната мрежа на пресичането на галсите позволява голяма достоверност и надеждност на отчета и изключването на ниско честотната съставляваща на вариациите и погрешността заради интегрирането на курсовия градиент на полето.

Особеностите на полето на геомагнитните вариации изключват възможността за използване на който и да е, на един от универсалните способи за отчет на вариациите при провеждането на високо точна магнитна снимка.

Заключение. Морската магнитна снимка се явява съставна част от хидрографските изследвания на океаните и моретата. Основен способ за снимка на ГМП в морето се явява хидро магнитната снимка. В методично отношение, в организацията на морската магнитна снимка има много общо с организацията на снимката на релефа на дъното.

Коментари

Все още няма коментари

Публикувай коментар