عنوان

بررسی میدان مغناطیسی زمین در داخل مرزهای ایران و تأثیرات آن در ارتفاعات بالا

استاد راهنما

دکتر مهدی خاکیان قمی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

امروزه پیشرفت تکنولوژی و صنعت، کشورهای دنیا را بر این امر واداشته که پروژه‌ها و طرح‌های خود را با کیفیت بهتری انجام دهند و از دقت بیش‌تر و بالاتری برخوردار باشند. به‌همین سبب مثلا در پروژه‌های فضایی دانستن اطلاعات پیرامون میدان مغناطیسی زمین، اقلیم فضایی، بادهای خورشیدی و… امری ضروری به‌نظر می‌رسد. از آن‌سو چندیست کشور ما نیز وارد عرصه فضایی شده است؛ پس علاوه بر دانش ساخت و پرتاب ماهواره و قرار دادن آن در مدارات ماهواره‌ای مختلف، باید اطلاعات خود را راجع به اقلیم فضایی و نیز تاثیر میدان مغناطیسی بر ماهواره و مدارهای الکترونیکی آن و تاثیر بر کنترل ماهواره از طریق ایستگاه‌های زمینی را افزایش دهد. همچنین با استفاده از نقشه‌های میدان مغناطیسی زمین و مقایسه با تغییرهای الگوها و مقدار و جهت میدان مغناطیسی کانی‌ها و معادنی که تا کنون کشف شده‌اند و هم اکنون مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند، می‌توانیم برای مکان‌های دیگری نیز که همان تغییرها در مقدار و جهت میدان مغناطیسی را دارند پیش‌بینی کنیم، که در آن نقاط خاص نیز احتمال یافتن منابعی از کانی‌ها و معادن مشابه، وجود خواهد داشت.

به‌طور کلی، اهمیت میدان مغناطیسی و تأثیرهای آن، لازم می‌دارد که ما اطلاعات کامل و مفیدی از مقدار و جهت میدان مغناطیسی پیرامون خود داشته باشیم. با توجه به اینکه حدود 33% از عناصر تشکیل دهنده پوسته زمین، آهن(دارای خاصیت مغناطیسی) است پس می‌توان گفت که مقدار مواد فرومغناطیس در زمین قابل توجه است.

می‌دانیم که کره زمین شکلی کروی دارد به همین منظور ما احتیاج به بررسی یک کره فرومغناطیس داریم که با یک مدل بسیار ساده یعنی به‌صورت یک دوقطبی در نظر بگیریم. بنابراین در این پروژه سعی شده است که ابتدا با استفاده از مدل‌های موجود میدان مغناطیسی دوقطبی، اندازه میدان مغناطیسی دوقطبی زمین در  سطح ایران در ارتفاع 4 کیلومتر را به‌دست آورده و سپس با استفاده از نقشه بی‌هنجاری مغناطیسی زمین، در همان ارتفاع و با استفاده از محیط MATLAB، مقادیر بی‌هنجاری را در میدان مغناطیسی تاثیر داده تا مقدار میدان مغناطیسی کل را در آن ارتفاع بخصوص به‌دست آوریم. در ادامه رابطه میان ارتفاع‌ها و کوه‌های موجود در ایران را با بی‌هنجاری مورد بررسی قرار دادیم و ضریب همبستگی میان آن‌دو را یافتیم که دیده می‌شود همبستگی بسیار خوبی در حدود 97 % دارد. این پدیده نشان از پدیده‌های زمین شناختی بیش‌تری در ارتفاعات دارد. در خاتمه، در این پروژه سعی کردیم نقشه‌های میدان مغناطیسی به‌دست آمده را با مقادیر اندازه‌گیری شده میدانی مقایسه کنیم و میزان اعتبار این‌گونه روش‌ها و اندازه‌گیری‌ها را بسنجیم.

کلمات کلیدی فارسی: میدان مغناطیسی زمین در ایران، اقلیم فضایی، بی‌هنجاری1

 

• بی‌هنجاری، نایکنواختی، بی‌ترتیبیAnomaly:

فهرست مطالب

چکیده 2

فهرست مطالب.. 4

بخش یک: میدان مغناطیسی و کاربردها

فصل اول  مقدمه‌ای بر میدان مغناطیسی.. 10

1-1 مقدمه. 10

1-1-1 میدان مغناطیسی.. 10

1-1-2 منشاء میدان مغناطیسی زمین.. 11

1-2 اندازه‌گیری میدان مغناطیسی هسته‌ی زمین.. 13

فصل دوم: خصوصیات مواد مغناطیسی، محیط‌های مغناطیسی و کاربردهای آنها 15

2-1 خصوصیات مواد مغناطیده 15

2-1-1 میدان مغناطیسی B و شدت مغناطیسی H.. 15

2-1-2 پذیرفتاری و تراوایی مغناطیسی.. 15

2-2 محیط‌های مغناطیسی.. 21

2-2-1 مگنتوسفر زمین.. 21

2-2-2 بادهای خورشیدی و تاثیر آن بر میدان مغناطیسی زمین.. 21

2-2-3 مدارهای وان آلن.. 22

2-2-4 پدیده شفق قطبی.. 23

2-2-5 محاسبه میدان مغناطیسی در محیط‌های بی‌هنجار اطراف زمین.. 23

2-3 موارد دیگری از کاربرهای میدان مغناطیسی زمین در زندگی روزمره 25

2-3-1 مغناطیس گرانشی.. 25

2-3-2 محلول های مغناطیسی نانو. 25

2-3-3 آهنرباهای دوفازی.. 26

2-3-4 بازار جهانی.. 27

2-3-5 نانومغناطیس… 28

2-3-6 نانوذارت مغناطیسی.. 28

2-3-7 فروسیال‌ها(محلول‌های مغناطیسی). 29

2-3-8 نانوکامپوزیت‌های مغناطیسی.. 29

2-3-9 دارو رسانی هدفمند. 29

2-3-10 جهت‌یابی در کشتیرانی و صنعت هواپیما 30

2-3-11 مین‌های دریایی.. 30

2-3-12 باستان‌شناسی مغناطیسی.. 32

2-4 کلیاتی در مورد کاوش‌های مغناطیسی.. 33

فصل سوم: بررسی اثرات میدان مغناطیسی بر روی پوسته و پدیده‌های زمین شناختی.. 35

3-1 چرخه سنگ… 35

3-2 کانی‌ها 36

3-2-1 تشکیل کانی‌ها 37

3-2-2 شناسایی کانی‌ها 37

3-2-3 طبقه‌بندی کانی‌ها 38

3-2-4 کاربرد کانی‌ها 39

3-3 ساختمان درونی زمین.. 40

3-4 ترکیب شیمیایی زمین.. 41

3-4-1  نمونه برداری مستقیم. 42

3-4-2 روشهای غیرمستقیم. 43

3-5 خصوصیات و ترکیب پوسته. 44

3-6 خصوصیات و ترکیب گوشته. 44

3-7 خصوصیات و ترکیب هسته. 47

3-8 میدان مغناطیسی.. 49

3-8-1 وارونگی مغناطیسی.. 49

3-9 فشار. 50

3-10 دما 51

3-11 زمین نا آرام. 51

3-11-1 زمین ساخت ورقه‌ای.. 51

3-11-2 عقیده‌ای پیشرفته در زمان خود. 51

3-11-3 مغناطیس دیرین.. 52

3-11-4 سرآغاز یک تحول فکری.. 52

3-11-5 گسترش بستر اقیانوس‌ها 53

3-11-6 وارونه شدن میدان مغناطیسی زمین.. 53

3-12 حرکت ورقه‌ها نسبت به هم، به سه شکل مختلف زیر می‌تواند صورت بگیرد. 53

3-12-1 ورقه‌های دور شونده(واگرا). 53

3-12-2 ورقه‌های نزدیک شونده(همگرا). 55

3-12-3 ورقه‌های امتداد لغز. 56

3-12-4 نقاط داغ. 57

3-12-5 عامل های حرکت دهنده. 57

3-13 ساخت‌های تکتونیکی و کوه‌زایی.. 57

3-14 تنش… 57

3-15 کمربندهای کوه‌زایی.. 58

3-16 منابع مواد معدنی.. 59

این مطلب را هم بخوانید :

3-16-1 تشکیل منابع معدنی.. 59

3-16-2 فعالیت‌های آذرین.. 60

3-16-3 فعالیت‌های دگرگونی.. 60

بخش دو: بررسی‌های میدان مغناطیسی در مدل‌های مختلف و نتایج

فصل چهارم: بررسی روش‌های مختلف جداسازی بی‌هنجاری‌های میدان مغناطیسی.. 62

4-1 مقدمه. 62

4-2 جداسازی بی‌هنجاری‌ها به روش روند سطحی.. 63

4-3 جداسازی بی‌هنجاریها با استفاده از فیلترکردن. 64

4-4 تفکیک بی‌هنجاریها توسط روشهای گسترش میدان پتانسیل.. 67

4-5 روش فرکتال. 69

4-6 روش فرکتالی طیف توان- مساحت.. 69

4-7 روش جداسازی کور منابع(BSS). 72

4-7-1 مدلسازی مسئله جداسازی کور منابع. 72

4-7-2 مراحل پیش پردازش در مسائل جداسازی کور منابع. 74

4-7-3 معیار Negentropy. 75

4-7-4 الگوریتم‌های جداسازی کور. 75

4-8 الگوریتم FastICA.. 76

4-9 نتیجه‌گیری.. 76

4-10 ویژگی‌هاى پوسته ایران زمین از نظر نوع، ضخامت و ایزوستازى.. 77

 

4-10-1 نوع پوسته(Crust). 77

4-10-2 ضخامت پوسته. 78

4=10-3 ایزوستازى پوسته. 79

فصل پنجم: منابع مهم تولید میدان مغناطیسی زمین و انواع مدل‌های موجود 81

5-1 منابع مهم تولید میدان مغناطیسی زمین.. 81

5-2 انواع مدل‌های میدان مغناطیسی زمین.. 81

5-2-1 مدل میدان مغناطیسی IGRF. 81

5-2-2 مدل دوقطبی کج شده. 84

5-2-3 مدل میدان مغناطیسی WMM… 84

5-2-4 مدل میدان مغناطیسی MF. 85

5-2-5 مدل میدان مغناطیسی POMME. 86

5-2-6 مدل میدان مغناطیسی NGDC. 87

5-2-7 مدل میدان مغناطیسی CHAOS. 87

فصل ششم: رسم نقشه‌های میدان مغناطیسی.. 88

6-1 روش انجام کار. 88

6-2 رسم نقشه‌ها 89

6-2-1 نقشه‌های میدان مغناطیسی دوقطبی زمین.. 89

6-2-2 رسم نقشه بی‌هنجاری.. 95

6-2-3 رسم نقشه بی‌هنجاری با نقشه میدان مغناطیسی دوقطبی.. 98

6-2-4 رسم نقشه ارتفاعات ایرن. 101

6-3 رگرسیون. 102

6-3-1 تحلیل رگرسیونی (Regression analysis). 102

6-3-2 تعریف لغوی.. 102

6-3-3 شرایط پذیرش مدل. 103

6-4 نتیجه‌گیری.. 104

6-5 پیشنهاد. 106

پیوست یک: حل مسئله‌ی آهنربای دائم. 108

پیوست دو: دمای کوری.. 110

نقطه‌ی کوری(Curie Point). 110

فرومغناطیس… 110

فرومغناطیس‌های آکتنیدی.. 111

علت مغناطیسی شدن. 111

تبادل متقابل.. 111

دمای کوری.. 112

رفتار مغناطیسی مواد. 112

دوقطبی‌ها و گشتاورهای مغناطیسی.. 113

منابع. 113

مقدمه

1-1-1 میدان مغناطیسی

برای اولین بار در سال 1600 میلادی  توسط  گیلبرت، زمین بعنوان یک آهن‌ربای بزرگ معرفی شد. میدان مغناطیسی زمین شکلی دارد که گویی کره زمین مغناطیسی است که محورش تقریبا از شمال به جنوب قرار دارد. در نیمکره شمالی، تمام خطوط میدان مغناطیسی در نقطه‌ای به هم می‌رسند، این نقطه قطب جنوب مغناطیسی زمین نامیده می‌شود. باید توجه داشت که نقاط به هم رسیدن خطوط میدان مغناطیسی روی سطح زمین قرار ندارد بلکه قدری از آن پایین‌تر هستند. همچنین قطب‌های مغناطیسی زمین با قطب‌های جغرافیایی آن منطبق نیستند(شکل1-1). محور میدان مغناطیسی زمین، یعنی خط مستقیمی که از هر دو قطب مغناطیسی می‌گذرد، از مرکز زمین نمی‌گذرد و از این‌رو قطر زمین نیست. چندین سیاره دیگر از سیاره‌های منظومه شمسی نیز، میدان مغناطیسی دارند که از جمله آنها می‌توان از عطارد و مشتری نام برد. این خاصیت در خورشید و بسیاری ستاره‌های دیگر نیز دیده می‌شود.

شکل 1-1 – قطب‌های مغناطیسی زمین با قطب‌های جغرافیایی آن منطبق نیستند

بر پایه‌ی نظریه‌ی دینامو، این میدان در منطقهی هستهی بیرونی که مایع است، ساخته شده ‌است. در هستهی بیرونی گرمای زیاد و رسانش گرمایی باعث جابه‌جایی مواد رسانای درون آن می‌شود که این پدیده خود باعث پدید آمدن جریان‌های الکتریکی و از آن میدان مغناطیسی زمین می‌گردد. جابه‌جایی مواد در هستهی بیرونی با هرج و مرج همراه‌ است و باعث می‌شود که قطب‌های میدان مغناطیسی در بازه‌های زمانی گوناگون جابه‌جایی‌هایی داشته باشد. از این‌رو در بازه‌های زمانی چند میلیون سال باید چشم به راه چند بار جابه‌جایی در محل قطب‌های مغناطیسی زمین باشیم. برای نمونه، تازه‌ترین جابه‌جایی دو قطب