Magnetické pole Zeme je nesmierne dôležité pre život na našej planéte. Ochraňuje nás pred rýchlymi nabitými časticami, ktoré k nám prichádzajú zo Slnka a z kozmického priestoru. Na Slovensku zabezpečuje medzinárodný štandard geomagnetického výskumu Geomagnetické observatórium v Hurbanove. V tomto roku si pripomíname 120. výročie jeho založenia.
Náuka o magnetickom poli Zeme sa nazýva geomagnetizmus. Zaoberá sa priestorovým rozložením poľa a jeho variáciami v rôznych časových škálach. Zahŕňa širokospektrálny reťazec fyzikálnych javov od medziplanetárneho priestoru cez zemskú kôru a zemský plášť až po generačné mechanizmy magnetického poľa v kvapalnom jadre Zeme. Pod geomagnetizmus spadajú teoretický výskum, ako aj observatórne a terénne merania magnetického poľa Zeme a tiež laboratórny výskum magnetizmu hornín. Geomagnetizmus je klasická geovedná disciplína a má dôležité miesto v rámci teoretickej a aplikovanej geofyziky.
Kompas určuje smer
História geomagnetizmu má svoje korene vo využívaní kompasu na navigačné účely pri moreplavbách. Jednoduché kompasy boli známe už v starovekej Číne v 2. storočí pred n. l. a v Európe sa bežne používali od 12. storočia. Dôkladnejšie skúmanie zákonitostí orientácie magnetky kompasu na rôznych miestach Zeme bolo podnetom pre prijatie hypotézy o existencii magnetického poľa Zeme podobného poľu tyčového magnetu. Pravidelné merania geomagnetického poľa (GMP) sa začali v 16. storočí. Spočiatku sa merala iba odchýlka smeru poľa od smeru na geografický sever vo vodorovnej rovine, tzv. deklinácia, až neskôr pribudli systematické merania inklinácie, čiže uhla sklonu vektora intenzity GMP od vodorovnej roviny.
Metódy na meranie magnetickej indukcie boli vypracované až v prvej polovici 19. storočia. Matematické základy teórie GMP a jeho priestorového rozloženia sú spojené s menom geniálneho nemeckého matematika a fyzika Carla F. Gaussa (1777 – 1855). Aj jeho zásluhou vznikli v roku 1838 prvé geomagnetické observatóriá združené v Göttingenskej magnetickej únii. Za zdroj zemského magnetizmu sa v súčasnosti považuje geomagnetické dynamo. Teória dynama opisuje proces, prostredníctvom ktorého si rotujúca, konvektujúca a elektricky vodivá tekutina vonkajšieho jadra Zeme môže udržať magnetické pole v priebehu geologických časových škál. Významný kvalitatívny posun v oblasti geomagnetizmu je spojený so začiatkom kozmickej éry, od vypustenia prvého satelitu v roku 1957. Vďaka družicovým meraniam sa podarilo získať veľké množstvo údajov o kozmických magnetických poliach. Boli nadobudnuté nové poznatky o procesoch, ktoré sa odohrávajú v blízkom kozmickom okolí Zeme, ako je napríklad interakcia slnečného vetra so zemskou magnetosférou. V súčasnosti je problematika GMP prepojená s kozmickým výskumom, a preto si vyžaduje širokú medzinárodnú spoluprácu.
Od Konkolyho Thegeho po INTERMAGNET
Aj na Slovensku má geomagnetický výskum svoje zastúpenie a nadväzuje na dlhoročnú tradíciu geomagnetických meraní na Geomagnetickom observatóriu v Hurbanove (www.geomag.sk). Založil ho uhorský šľachtic, vynikajúci odborník a všestranný vzdelanec Mikuláš Konkoly Thege (1842 – 1916). Hoci magnetické merania sa tu začali vykonávať už skôr, ako inštitúciu spravovanú štátom observatórium oficiálne otvorili 30. septembra 1900. Od roku 1953 sa observatórium stalo súčasťou vedeckých pracovísk SAV a v súčasnosti je detašovaným pracoviskom Ústavu vied o Zemi (ÚVZ) SAV.
V roku 1998 sa observatórium oficiálne stalo členom medzinárodného programu INTERMAGNET, ktorý združuje popredné geomagnetické observatóriá na celom svete. Toto prijatie bolo podmienené splnením požiadaviek pre vysoký štandard geomagnetických meraní a bolo nepochybne prelomovou udalosťou vo viac ako storočnej histórii observatória. V súčasnosti je Geomagnetické observatórium v Hurbanove jediným pracoviskom svojho druhu na Slovensku a je národným referenčným centrom pre geomagnetickú deklináciu. Magnetické pole sa mení v priestore a v čase, a preto je potrebné jeho sústavné a systematické monitorovanie. Krátkoperiodické časové zmeny GMP (najvýznamnejšie periódy zmien sú rádovo od milisekúnd až po jednotky hodín) majú externý pôvod a vznikajú následkom premenlivej slnečnej aktivity a procesov v ionosfére a magnetosfére.
Na nepretržité zaznamenávanie variácií slúžia na observatóriu dva prístroje: torzný fotoelektrický magnetometer (TPM) a variačná stanica s trojosovým fuxgate senzorom Magson. Okrem toho sa raz do týždňa vykonávajú absolútne merania. Na tento účel sa používa magnetický teodolit DI-flux (typ Lemi) a protónový magnetometer (typ PMG). Spracované údaje sú na dennej báze dodávané do dátového centra INTERMAGNET v Paríži. Okrem spomenutých rýchlych časových zmien GMP existujú aj dlhoperiodické, tzv. sekulárne variácie (ich periódy sú rádovo desiatky a viac rokov), ktoré majú svoj pôvod vnútri Zeme. Aj tieto typy variácií sú predmetom záujmu na observatóriu. Ich merania sa vykonávajú na sieti sekulárnych bodov vytýčených na území Slovenska a spracované výsledky sa zaznamenávajú do magnetických máp. Výsledky geomagnetického mapovania sa využívajú napríklad pri magnetickom prieskume v aplikovanej geofyzike. Špeciálne na navigačné účely sa periodicky vykonávajú merania magnetickej deklinácie na civilných a vojenských letiskách. Spomeňme, že aj krátkoperiodické časové zmeny GMP majú využitie v praxi, a to pri sondovaní podpovrchových vodivostí geoelektrických štruktúr. To sú dôležité príklady aplikácií geomagnetizmu v našom každodennom živote.
Miloš Revallo, Ján Vozár
Ústav vied o Zemi SAV
Fridrich Valach, Magdaléna Váczyová
Geomagnetické observatórium
Ústav vied o Zemi SAV
Peter Guba
Ústav vied o Zemi SAV
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky UK
