Geomagnetismus a geoelektřina - NGEO080

• Anglický název: Geomagnetism and Geoelectricity
• Zajišťuje: Katedra geofyziky (32-KG)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2020
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 6
• Rozsah, examinace: zimní s.:3/1, Z+Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština, angličtina
• Způsob výuky: prezenční
• Další informace: https://teams.microsoft.com/l/team/19%3a0bb5614d324147a9b6f8cc1d6f18c5dd%40thread.tacv2/conversations?groupId=7a2217df-050b-4bbe-9f15-599111011ada&tenantId=e09276da-f934-4086-bf08-8816a20414a2
• Garant: doc. RNDr. Jakub Velímský, Ph.D.
• Vyučující: RNDr. Libor Šachl, Ph.D.; doc. RNDr. Jakub Velímský, Ph.D.

Anotace

čeština

Měření geomagnetického pole a jeho matematický popis. Paleomagnetismus. Základy teorie dynama. Magnetická pole těles sluneční soustavy. Krátkodobé variace. Výzkum elektrické vodivosti v Zemi.

Poslední úprava: T_KG (01.05.2013)

angličtina

Measurements of geomagnetic field and its mathematical description. Paleomagnetism. Introduction to dynamo theory. Magnetic fields of solar system bodies. Short-term geomagnetic field variations and electrical conductivity of the Earth.

Poslední úprava: T_KG (01.05.2013)

Cíl předmětu

čeština

Cílem tohoto základního geofyzikálního kurzu je seznámit studenty s vlastnostmi magnetického a elektrického pole Země, Slunce a dalších těles na různých prostorových a časových škálách, jejich měřením, fyzikálně-matematickým popisem a modelováním, a se souvislostmi s fyzikální, chemickou a mineralogickou strukturou Země a jejího blízkého okolí a dynamickými ději v ní.

Poslední úprava: Velímský Jakub, doc. RNDr., Ph.D. (04.10.2017)

angličtina

This is an introductory course to the studies of magnetic and electric fields of the Earth, Sun, and other celestial bodies. It deals with their properties on different spatial and temporal scales, their measurement, mathematical and physcial description and modeling, as well as relations to the physical, chemical, and mineralogical properties of the Earth and its surroundings.

Poslední úprava: T_KG (01.05.2013)

Podmínky zakončení předmětu

Podmínky pro udělení zápočtu:

Získání alespoň 67% bodů za domácí úkoly zadané v průběhu semestru.

Úkoly je možné po dohodě i vrátit k doplnění a přepracování.

Získání zápočtu je podmínkou pro konání zkoušky.

Forma zkoušky: písemná, bodovaná nebo distanční (telecon)

Klasifikace: >=51% dobře/prospěl; >=67% velmi dobře; >=85% výborně

Požadavky odpovídají sylabu v rozsahu prezentovaném na přednášce.

Poslední úprava: Velímský Jakub, doc. RNDr., Ph.D. (09.09.2020)

Literatura

• George Backus, Robert Parker, Cathy Constable, Foundations of Geomagnetism, Cambridge University Press, 1996.

• David Gubbins, Emilio Herrero-Bervera (Eds.), Encyclopedia of Geomagnetism and Paleomagnetism, Springer, 2007.

• John Jacobs (Ed.), Geomagnetism, Volumes I-IV, Academic press, London, 1987, 1991.

• Fiona Simpson, Karsten Bahr, Practical magnetotellurics, Cambridge University Press, 2005.

• Mioara Mandea, Monika Korte (Eds.), Geomagnetic Observations and Models, IAGA Special Sopron Book Series 5, Springer 2011.

• Richard Fitzpatrick, Plasma Physics, University of Texas (lecture notes).

• Alena Janáčková, Geomagnetické pole, UK Praha (skripta), http://geo.mff.cuni.cz/vyuka/Janackova-Geomagneticke-pole.pdf

• Alena Janáčková, Výzkum elektrické vodivosti v Zemi, UK Praha (skripta), http://geo.mff.cuni.cz/vyuka/Janackova-Vyzkum-elektricke-vodivosti.pdf

• Václav Bucha, Geomagnetické pole a jeho přínos k objasnění vývoje Země, Academia 1975.

Poslední úprava: T_KG (01.05.2013)

Metody výuky

čeština

Přednáška + cvičení

Poslední úprava: Velímský Jakub, doc. RNDr., Ph.D. (06.10.2017)

angličtina

Lecture + exercises

Poslední úprava: Velímský Jakub, doc. RNDr., Ph.D. (06.10.2017)

Sylabus

čeština

Geomagnetické pole

Historický úvod. Metody měření. Magnetické a geomagnetické souřadnice a

póly. Geomagnetické mapy. Matematický popis --- Gaussova sférická

harmonická analýza. Vnitřní a vnější pole. Geomagnetický dipól,

excentrický dipól. Paleomagnetismus. Magnetizace hornin. Inverze pole.

Virtuální póly, paleomagnetické póly. Zdánlivé křivky putování pólu -

příspěvek ke studiu deskové tektoniky.

Základy teorie dynama

Princip dynama. Bullardovo diskové dynamo. Rovnice zemského dynama.

Kinematická a dynamická teorie zemského dynama. Alfvénův teorém.

Magnetické Reynoldsovo číslo. Cowlingův teorém. Alfa-efekt, omega-efekt.

Numerické modely zemského dynama.

Magnetická pole těles sluneční soustavy

Slunce a jeho struktura. Sluneční magnetické pole a jeho periodicity.

Sluneční vítr. Magnetická pole planet.

Krátkodobé variace vnějšího pole

Vysoká atmosféra Země. Magnetosféra. Pohyb nabité částice v EM poli.

Pravidelné variace. Magnetické bouře a subbouře. Polární záře.

Pulzace. Indexy geomagnetické aktivity.

Elektromagnetická indukce v Zemi a výzkum elektrické vodivosti

Základní principy metody. Hloubka průniku. Magnetovariační metody.

Magnetotelurické metody. Přenosové funkce. Rozloženi el. vodivosti

v plášti. 1-D a 3-D modely. Sekulární variace, geomagnetické střiky

a vodivost spodního pláště. EM vazba mezi jádrem a pláštěm.

Poslední úprava: T_KG (01.05.2013)

angličtina

Geomagnetic field

Historical introduction. Measurements. Magnetic and geomagnetic coordinates.

Geomagnetic maps. Mathematical description --- the Gauss spherical harmonic

analysis. Internal and external fields. Geomagnetic dipole, excentric dipole.

Paleomagnetism. Magnetization. Inversions. Virtual and paleomagnetic poles.

Polar wandering, relations to plate tectonics.

Introduction to dynamo theory

Dynamo principle. Bullard's disk dynamo. Equations of geodynamo. Kinematic

and dynamic dynamo theory. Alfvén's theorem. Magnetic Reynolds number. Cowling's

theorem. Alfa and omega effects. Numerical models of geodynamo.

Magnetic fields of solar system bodies

Sun and its structure, Solar magnetic field and its time variations. Solar wind.

Magnetic fields of planets.

Short-term vairations of external field

Magnetosphere and ionosphere. Movements of charged particles in EM field.

Regular variations. Magnetic storms and substorms. Polar lights. Pulsations.

Geomagnetic indeces.

EM induction in the Earth and electrical conductivity

Basic principles. Penetration depth. Magnetovariational and magnetotelluric

soundings. Transfer functions. Electrical conductivity of the Earth's mantle,

1-D and 3-D models. Secular variations, geomagnetic jerks, and electrical

conductivity of the lower mantle. Core-mantle coupling.

Poslední úprava: T_KG (01.05.2013)