Oddelenie geomagnetizmu

webstránka oddelenia Ústavu Vied o Zemi SAV

Geomagnetická aktivita a variácie geomagnetického poľa

 

Oddelenie geomagnetizmu zabezpečuje chod Geomagnetického observatória ÚVZ SAV v Hurbanove. Od roku 1997 je observatórium členom globálnej siete observatórií INTERMAGNET. Do pôsobnosti observatória spadá aj zisťovanie rozloženia geomagnetického poľa na území Slovenska. Výskum v oblasti geomagnetickej aktivity je zameraný na modelovanie geomagnetickej aktivity v súvislostiach s rôznymi javmi, ktoré prebiehajú v medziplanetárnom priestore.

 

Paleomagnetizmus

 

Paleomagnetický výskum je zameraný hlavne na geodynamický, paleogeografický a magnetostratigrafický výskum tektonických jednotiek Západných Karpát v úzkej spolupráci so zahraničnými výskumnými tímami, hlavne z Maďarska, Poľska, Českej republiky a Belgicka. Rovnako sa vykonáva aj archeomagnetický výskum na viacerých archeologických lokalitách na Slovensku a v Českej republike s cieľom čo najpresnejšie datovať jednotlivé archeologické artefakty, hlavne rozličné hrnčiarske výrobky, hlinené pece, krby alebo ohniská. 

 

Pôvod kozmických magnetických polí

 

Teoretický výskum venovaný možným procesom generácie kozmických magnetických polí a ich zmien. Rýchlo rotujúce vesmírne telesá disponujú magnetickými poľami, o ktorých sa predpokladá, že sa vytvárajú v tekutých elektricky vodivých častiach týchto telies. Dynamika takýchto zložitých systémov sa prejavuje zmenami magnetických polí na povrchu telies. Riešením príslušných fyzikálnych rovníc za predpokladaných podmienok možno usudzovať na jednotlivé mechanizmy ako príčiny týchto zmien.

 

Rotujúca magnetokonvekcia, vplyv anizotropných difuzivít


Výskum je zameraný na  vplyv anizotropie tepelnej difuzivity a viskozity na modely rotujúcej magnetokonvekcie v horizontálnej rovinnej vrstve. Vyšetrované sú rôzne modely rovinnej rotujúcej vrstvy,  kde vrstva rotuje okolo horizontálnej osi x (H-prípad)  alebo okolo vertikálnej osi z (V-prípad). Vrstva, ktorá je preniknutá homogénnym magnetickým  poľom v smere y, je zohrievaná zospodu a chladená zvrchu, pričom je udržiavaný rovnomerný teplotný  gradient. Nestability, t.j. stacionárna a nestacionárna konvekcia, sú vyšetrované vo forme horizontálnych roliek. Kritické parametre nástupu konvekcie sú  hľadané lineárnou stabilitnou analýzou. Študovaný je stabilizujúci alebo destabilizujúci efekt anizotropie difúznych koeficientov na nástup konvekcie.

 

Dynamika zemského jadra

 

Jadro Zeme je aspoň čiastočne v tekutej fáze. Študujeme dynamiku tuhnutia roztavenej časti zemského jadra. Na fázovom rozhraní (hranica medzi vnútorným a vonkajším jadrom Zeme) sú niektoré z prvkov taveniny jadra začlenené do pevného vnútorného jadra, zatiaľ čo ostatné sú vytláčané do tekutého vonkajšieho jadra. Proces tuhnutia generuje kompozičnú konvekciu, pretože hustota uvoľnenej kvapaliny je nižšia ako hustota taveniny jadra. Intenzita kompozičnej konvekcie má vplyv na charakter magnetického poľa Zeme. Naším cieľom je systematické štúdium difúznej a konvektívnej dynamiky viaczložkových systémov s cieľom pochopiť jej úlohu v generácii planetárneho magnetického poľa.

 

Zemská kôra a vrchný plášť

 

Elektromagnetické metódy významne prispievajú k pochopeniu a skúmaniu procesov v zemskej kôre a vrchnom plášti. Oddelenie sa podieľa na výskume spojeného s tektonickými a geodynamickými procesmi napríklad v Karpatsko-Panónskej oblasti alebo v oblasti kontinentálnej kolízie v južnej Ázii. Výskumná skupina aplikuje výstupy z plytkých štruktúr na výskum  strategickej energetiky a odhady objemu nerastných surovín. Elektromagnetické metódy umožňujú charakterizáciu a identifikáciu priestorového rozloženia fyzikálnych parametrov geologických štruktúr založených na elektrickej vodivosti, najmä pre štruktúry s vysokým vodivostným kontrastom. Sú určené pre mapovanie sedimentárnych paniev a vôd (rezervoárov geotermálnej vody), aktívnych a pasívnych zlomov a puklín a pre opis porozity a permeability, t.j. transportných vlastností hornín.

 

Integrované modelovanie kôrových štruktúr

 

Výskum zameraný na interpretáciu stavby kôry Západných Karpát využitím spojeného modelovania geofyzikálnych a tektonických údajov. Nové modelovanie magnetotelurických  údajov nameraných na viacerých profiloch. Použitie  gravimetrických, magnetických a seizmických údajov pre integrované geofyzikálne modelovanie. Interpretácia hlbinnej stavby na báze Prehľadnej geologickej mapy SR 1 : 200 000. Identifikácia významných tektonických zlomových zón a oblastí s anomálnymi prejavmi geofyzikálneho poľa. Geologická interpretácia geofyzikálnych anomálií.

 

Radón

 

Radón (222Rn), je spomedzi prírodných rádionuklidov najzávažnejším zdrojom ionizujúceho žiarenia. Výskum je zameraný na zisťovanie objemovej aktivity 222Rn v ovzduší aj vo vodách, realizuje sa v prírodnom prostredí (jaskyne, štôlne, vrty) aj v pobytových priestoroch. Merania sa vykonávajú dlhodobo kontinuálnym spôsobom, integrálne aj bodovými odbermi vzoriek. Pri údajoch získaných dlhodobým kontinuálnym monitoringom sa vyhodnocuje vplyv meteorologických faktorov na denné, krátkodobé a sezónne zmeny objemovej aktivity radónu.

 

Dynamo alebo zotrvačník ?

Napísal(a) : Alexandra Marsenić | Zverejnené v: Geomagnetické pole |

  • Prečo planetárne a astrofyzikálne magnetické polia vykazujú prevažne dipólový charakter?
  • Prečo je pre ich existenciu nutná rotácia kozmického telesa?
  • Čo spôsobuje ich časové zmeny?
  • Čo je príčinou ich odklonu od rotačnej symetrie?
  • Možno ich existenciu vysvetliť pomocou predstavy zotrvačníka tvoreného voľnými nábojmi? 

Kompletný text (v angličtine)

 

Časovo-priestorové variácie geomagnetického poľa

Napísal(a) : Vladimír Pohánka | Zverejnené v: Geomagnetické pole |

Ako vidí časovo-priestorové variácie geomagnetického poľa na Zemi pozorovateľ z vesmíru

 

Vladimír Pohánka a Fridrich Valach

 

Magnetické pole, ktoré pozorujeme na geomagnetických observatóriách na povrchu Zeme (hovorme mu geomagnetické pole), nie je nemenné. Vykazuje časové aj priestorové variácie. Aby sme si tieto variácie priblížili, potrebujeme mať isté poznatky o zdrojoch poľa, ktorých je niekoľko:

(1) Hlavná časť geomagnetického poľa sa generuje v rozžeravenom, tekutom, vysoko vodivom zemskom jadre procesmi, ktoré popisuje fyzikálna teória nazvaná magnetohydrodynamika. Toto pole sa pomaly mení - pomalými zmenami myslíme v tomto prípade zmeny badateľné na časových škálach rokov, storočí až tisícročí.

(2) Iný zdroj geomagnetického poľa predstavujú magnetické horniny v zemskej kôre, napríklad známy magnetit. Ani táto zložka geomagnetického poľa sa nedokáže meniť rýchlo.

(3) A nakoniec, istá časť pozorovaného magnetického poľa má svoj pôvod v okolozemskom kozmickom prostredí. Generuje sa v prúdových systémoch vo vodivej časti atmosféry - ionosfére, zložité systémy elektrických prúdov tečú v oblastiach blízko polárneho kruhu (presnejšie a správnejšie v aurorálnych oblastiach) a významné sú aj magnetické polia spôsobené elektrickými prúdmi v magnetosfére, tak v blízkej, ako aj vo vzdialenom magnetosférickom chvoste. Tieto procesy v okolozemskom prostredí sú veľmi dynamické a hnacím motorom rýchlych zmien prúdov a polí sú výbušné procesy v slnečnej atmosfére a v medziplanetárnom prostredí (napr. ejekcie koronálnej hmoty a korotujúce interakčné regióny).

Tieto zmeny magnetického poľa môžu mať závažný dopad na pozemský život: v minulosti už prudké zmeny geomagnetického poľa pri tzv. magnetických búrkach spôsobili mnoho škôd. Napríklad mnohohodinové výpadky elektrických rozvodných sietí na veľkých územiach, keď sa v saturovaných transformátoroch roztavili vodivé cievky, alebo požiare na telegrafných staniciach spôsobené indukovanými prúdmi. Pri dnešnej modernej spoločnosti, ktorá je bytostne závislá na citlivých technológiách, môžu extrémne magnetické búrky napáchať aj oveľa fatálnejšie škody.

Spomínané časové a priestorové zmeny geomagnetického poľa nevidíme priamo naším zrakom. Môžeme na vlastné oči vidieť len polárne žiare, ktoré so zmenami magnetických polí súvisia. Cieľom tohoto krátkeho článku je zobraziť zemské magnetické pole a jeho zmeny po celom povrchu Zeme.

MT merania - Vysoké Tatry 2016

Napísal(a) : Dusan Bilcik | Zverejnené v: Magnetotelurické merania |

V dňoch 17.9.-24.9.2016 vykonali riešitelia projektov Vega 0091 a Vega 0042 pracovnú cestu do Belianskych Tatier a Spišskej Magury.

Cieľom tejto cesty bolo odmeranie (MT metódami) vytýčených bodov na profile v oblasti východného ukončenia Tatier a v Spišskej Magure. Profil nadväzuje na vlani nameraný profil vedený z flyša cez bradlové pásmo v oblasti Jarabiny do vnútorného paleogénu s ukončením pri Ružbachoch. Tento profil je zameraný  na tektonické pásmo podtatranského zlomu medzi Šalviovým prameňom a Pálenicou a na pokračovanie horninových komplexov  Tatier na SV pod vnútrokarpatský paleogén.

Magnetotelurické merania boli vykonávané v rámci dvojstrannej medziakademickej dohody s Geofyzikálnym ústavom ČAV.

   

 

Meranie objemovej aktivity radónu v rodinných domoch

Napísal(a) : Iveta Smetanová | Zverejnené v: Monitoring radónu |

Objemová aktivita radónu (OAR) v ovzduší pobytových priestorov závisí od mnohých faktorov, predovšetkým od  použitého stavebného materiálu, geologického podložia stavby, konštrukcie domu, jeho podpivničenia, spôsobu a intenzity vetrania miestností.

Podľa Vyhlášky Ministerstva zdravotníctva SR 528/2007 je smerná hodnota na vykonanie opatrení na obmedzenie ožiarenia od radónu v pobytových priestoroch pre existujúce stavby 400 Bq/m3 v priemere za rok, pre novostavby a zrekonštruované stavby 200 Bq/m3 v priemere za rok. Odporúčaná referenčná úroveň pre ročný priemer OAR v pobytových priestoroch je podľa smernice 2013/59 Euroatom rovná 300 Bq/m3.

Monitoring OAR v rodinných domoch sa vykonával od marca 2012 do februára 2013 v rámci spoločného projektu krajín V4 „Harmonization of determining the radiation dose of the population originating from radon in V4 countries”. Cieľom projektu bolo vypracovať spoločný merací protokol na meranie objemovej aktivity radónu (222Rn) a torónu (220Rn) v pobytových priestoroch (umiestnenie detektora, typ detektora, dotazníky pre obyvateľov).

Na Slovensku boli merania realizované v rodinných domoch na troch lokalitách: Záhorská Bystrica, Ružomberok a okolie Mochoviec (obce Nevidzany a Čifáre). Merania sa vykonávali integrálne pomocou pasívneho detektora alfa častíc Raduet (Radosys, Maďarsko). Detektory boli vymieňané štyrikrát ročne a exponované počas troch mesiacov, aby bolo možné posúdiť prípadnú sezónnu zmenu OAR. V každom dome boli umiestnené dva detektory, spravidla v prízemných miestnostiach, v ktorých sa obyvatelia zdržujú počas dňa najdlhšie.

Zistená OAR sa v sledovaných rodinných domoch pohybovala v rozsahu (40-740) Bq/m3 v priemere za rok. V 66 % monitorovaných miestností bola priemerná ročná OAR nižšia ako 200 Bq/m3, ale až v 10 % priemerné ročné hodnoty prekračovali úroveň 400 Bq/m3. Výsledky monitoringu potvrdili zvýšené hodnoty OAR v nepodpivničených domoch. Pozorovala sa sezónna zmena OAR s minimom v letných mesiacoch a maximom v zimných, pravdepodobne v dôsledku intenzívnejšieho vetrania miestností v letnom období.

Paleomagnetický výskum centrálnych Západných Karpát

Napísal(a) : Jozef Madzin | Zverejnené v: Paleomagnetizmus |

V rámci prebiehajúceho projektu APVV-0212-12 „TRANSFER“ sa vykonal detailný štruktúrny výskum a odobralo viac ako tristo vŕtaných orientovaných vzoriek z tektonickej jednotky hronika, ktoré tvorí najvyšší príkrovový systém centrálnych Západných Karpát. Paleomagnetický výskum sa sústredil hlavne na permské vulkanity ipoltickej skupiny a triasové karbonáty hronika v Malých Karpatoch a Nízkych Tatrách. Demagnetizácia, štandardné paleomagnetické merania a merania anizotropie magnetickej susceptibility (AMS) sa vykonali v troch laboratóriách v Modre, Budapešti a vo Varšave.

Pre väčšinu lokalít sa podarilo určiť paleomagnetické smery, ktoré sú výrazne odlišné od smerov súčasného zemského magnetického poľa na odberových lokalitách, čo indikuje dlhotrvajúcu stabilitu získaného paleomagnetického signálu. Paleomagnetické vektory upravené o sklon vrstiev vykazujú miernu až výraznú rotáciu v smere hodinových ručičiek (CW) oproti dnešnej orientácii.

Permské lokality vykazujú podstatne väčšiu rotáciu v západnej a východnej časti ako na lokalitách v strede skúmaného územia. Môže to byť spôsobené rozdielnym pohybom jednotlivých častí príkrovového telesa počas jeho presunu alebo následnými po-príkrovovými pohybmi. Nie je vylúčená ani možnosť kompletnej remagnetizácie.

Mladšie triasové lokality obsahujú dobre definované paleomagnetické smery, ktoré vykazujú iba miernu rotáciu v smere hodinových ručičiek (CW) oproti dnešnej orientácii. Plošne reprezentujú iba malú oblasť, teda je potrebné odobrať vzorky z plošne rozptýlenejších lokalít pre potvrdenie ich významu pre tektonickú interpretáciu.


Odber vzoriek na paleomagnetický výskum z vrchnoeocénnych sedimentov
centrálnokarpatskej paleogénnej panvy v potoku Kvačianka na orave.

Počas leta 2016 sa odobrali vzorky na dvoch lokalitách na Liptove a Orave aj z vrchnoeocénnych sedimentov centrálnokarpatskej paleogénnej panvy (CKPP), ktorej sedimenty priamo prekrývajú príkrovové jednotky hronika. Získane paleomagnetické smery po tektonickej korekcii vykazujú značnú rotáciu proti smeru hodinových ručičiek (CCW), podobne ako publikované paleomagnetické výsledky zo sedimentov CKPP v Levočských vrchoch a Podhalia v Poľsku.