कंपास सही उत्तर दिशा क्यों नहीं दिखाता है?

एक कंपास स्थानीय क्षैतिज चुंबकीय क्षेत्र के साथ संरेखित होता है, जिसकी दिशा (झुकाव) भौगोलिक उत्तर से भिन्न होती है क्योंकि भूचुंबकीय क्षेत्र एक पूर्ण अक्षीय द्विध्रुव नहीं है और यह स्थान-स्थान पर भिन्न होता है; संदर्भ क्षेत्र मॉडल एक कंपास को ठीक करने के लिए आवश्यक झुकाव प्रदान करते हैं।

धर्मनिरपेक्ष भिन्नता क्या है?

धर्मनिरपेक्ष भिन्नता पृथ्वी के मुख्य चुंबकीय क्षेत्र में धीमा, साल-दर-साल होने वाला परिवर्तन है, जैसे चुंबकीय विशेषताओं का बहाव और द्विध्रुव का धीरे-धीरे कमजोर होना, जो तरल बाहरी कोर में विकसित द्रव गति द्वारा संचालित होता है।

भूचुंबकीय क्षेत्र और धर्मनिरपेक्ष भिन्नता

पृथ्वी का मुख्य चुंबकीय क्षेत्र, प्रथम क्रम में, एक झुके हुए भूकेंद्रीय द्विध्रुव (geocentric dipole) का है, लेकिन यह विस्तार से इससे विचलित होता है और धर्मनिरपेक्ष भिन्नता (secular variation) नामक एक धीमे परिवर्तन में साल-दर-साल मापने योग्य रूप से विचलित होता है।

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Definition

भूचुंबकीय क्षेत्र पृथ्वी की सतह पर और उसके ऊपर देखा जाने वाला चुंबकीय क्षेत्र है, जो एक आंतरिक भूकेंद्रीय द्विध्रुव (geocentric dipole) द्वारा प्रभुत्व में है और गणितीय रूप से एक गोलाकार-हार्मोनिक विस्तार (spherical-harmonic expansion) द्वारा वर्णित है, जिसके आंतरिक मूल के धीमे लौकिक परिवर्तन धर्मनिरपेक्ष भिन्नता (secular variation) का गठन करते हैं।

Scope

यह विषय पृथ्वी के मुख्य चुंबकीय क्षेत्र के विवरण और समय के साथ उसके विकास को शामिल करता है: भूकेंद्रीय द्विध्रुव (geocentric dipole) द्वारा प्रभुत्व वाले गोलाकार-हार्मोनिक विभव (spherical-harmonic potential) द्वारा इसका प्रतिनिधित्व, क्षेत्र के तत्व (झुकाव, नति, तीव्रता), और अंतर्राष्ट्रीय भूचुंबकीय संदर्भ क्षेत्र (International Geomagnetic Reference Field) जैसे संदर्भ मॉडल। यह धर्मनिरपेक्ष भिन्नता (secular variation) का वर्णन करता है, जिसमें पश्चिमी बहाव (westward drift) और भूचुंबकीय झटके (geomagnetic jerks) शामिल हैं, और आंतरिक से बाहरी क्षेत्र के स्रोतों का पृथक्करण भी। जोर वर्तमान क्षेत्र और उसके दशकीय परिवर्तनों पर है, न कि उसके गहरे-समय के रिकॉर्ड पर।

Core questions

मुख्य क्षेत्र को भूकेंद्रीय द्विध्रुव और गोलाकार हार्मोनिक्स द्वारा कैसे वर्णित किया जाता है?
क्षेत्र के तत्व क्या हैं, और उन्हें संदर्भ मॉडल में कैसे मैप किया जाता है?
धर्मनिरपेक्ष भिन्नता क्या है, और क्षेत्र कितनी तेजी से बदलता है?
क्षेत्र में आंतरिक और बाहरी योगदानों को कैसे अलग किया जाता है?

Key concepts

भूकेंद्रीय अक्षीय द्विध्रुव और गैर-द्विध्रुव क्षेत्र
क्षेत्र के तत्व: झुकाव, नति, तीव्रता
गोलाकार-हार्मोनिक (गॉस) प्रतिनिधित्व
धर्मनिरपेक्ष भिन्नता, पश्चिमी बहाव, और भूचुंबकीय झटके
अंतर्राष्ट्रीय भूचुंबकीय संदर्भ क्षेत्र

Key theories

क्षेत्र का गोलाकार-हार्मोनिक प्रतिनिधित्व: गॉस ने दिखाया कि एक स्रोत-मुक्त चुंबकीय क्षेत्र को गोलाकार हार्मोनिक्स में विस्तारित एक विभव के ढाल के रूप में लिखा जा सकता है, जिससे मुख्य क्षेत्र को एक प्रमुख द्विध्रुव, गैर-द्विध्रुव पदों, और आंतरिक बनाम बाहरी मूल के योगदानों में अलग किया जा सकता है।
कोर प्रवाह से धर्मनिरपेक्ष भिन्नता: क्षेत्र का धीमा बहाव, जिसमें इसकी पश्चिमी गति और अचानक झटके शामिल हैं, तरल कोर के शीर्ष पर बदलते द्रव प्रवाह को दर्शाता है, जो दशकीय समय-पैमानों पर कोर गतिशीलता के लिए एक सतही खिड़की प्रदान करता है।

Mechanisms

मुख्य क्षेत्र तरल कोर में विद्युत धाराओं से उत्पन्न होता है; सतह पर और उसके ऊपर यह धारा-मुक्त होता है और इसलिए एक अदिश विभव (scalar potential) से व्युत्पन्न होता है, जिसके गोलाकार-हार्मोनिक गुणांक (spherical-harmonic coefficients) धीरे-धीरे बदलते हैं जैसे-जैसे अंतर्निहित कोर प्रवाह विकसित होता है, जिससे मापी गई धर्मनिरपेक्ष भिन्नता उत्पन्न होती है, जबकि क्रस्टल और बाहरी (आयनोस्फेरिक और मैग्नेटोस्फेरिक) स्रोत कम-तरंगदैर्ध्य और अधिक तीव्र योगदान जोड़ते हैं।

Clinical relevance

क्षेत्र और उसकी धर्मनिरपेक्ष भिन्नता के सटीक मॉडल चुंबकीय कंपास नेविगेशन, दिशात्मक ड्रिलिंग, उपग्रह और अंतरिक्ष यान संचालन, और चुंबकीय सर्वेक्षणों के लिए लगातार अद्यतन संदर्भ के रूप में आवश्यक हैं।

History

हैली ने 1700 के आसपास अटलांटिक पर झुकाव का मानचित्रण किया, गॉस ने 1830 के दशक में गोलाकार-हार्मोनिक विश्लेषण (spherical-harmonic analysis) की शुरुआत की और पहली बार आंतरिक को बाहरी स्रोतों से अलग किया, और आधुनिक अंतर्राष्ट्रीय भूचुंबकीय संदर्भ क्षेत्र (International Geomagnetic Reference Field), जो अब उपग्रह मिशनों द्वारा सूचित है, क्षेत्र और उसकी भिन्नता के नियमित रूप से अद्यतन वैश्विक मॉडल प्रदान करता है।

Key figures

Carl Friedrich Gauss
Edmond Halley
George Backus

Seminal works

backus1996
merrill1996
alken2021

Frequently asked questions

कंपास सही उत्तर दिशा क्यों नहीं दिखाता है?: एक कंपास स्थानीय क्षैतिज चुंबकीय क्षेत्र के साथ संरेखित होता है, जिसकी दिशा (झुकाव) भौगोलिक उत्तर से भिन्न होती है क्योंकि भूचुंबकीय क्षेत्र एक पूर्ण अक्षीय द्विध्रुव नहीं है और यह स्थान-स्थान पर भिन्न होता है; संदर्भ क्षेत्र मॉडल एक कंपास को ठीक करने के लिए आवश्यक झुकाव प्रदान करते हैं।
धर्मनिरपेक्ष भिन्नता क्या है?: धर्मनिरपेक्ष भिन्नता पृथ्वी के मुख्य चुंबकीय क्षेत्र में धीमा, साल-दर-साल होने वाला परिवर्तन है, जैसे चुंबकीय विशेषताओं का बहाव और द्विध्रुव का धीरे-धीरे कमजोर होना, जो तरल बाहरी कोर में विकसित द्रव गति द्वारा संचालित होता है।