АНОМАЛИЯ МАГНИТНАЯ, отклонение магнитной стрелки от того нормального положения, к-рое она в данной точке земного шара должна была бы иметь. Известно, что в пространстве, окружающем землю, существует магнитное поле; силовые линии его направлены так, как будто внутри земли заложен небольшой, но очень сильный магнит, ось к-рого образует с осью земли угол в 11° (см. Земной магнетизм).
Рис. 1. Элементы земного магнетизма. Вследствие этого магнитная стрелка, подвешенная за центр тяжести и могущая свободно вращаться около него, принимает в каждой точке земли строго определенное положение, образуя с географическим меридианом и горизонтом нек-рые, вполне определенные для данного места земли, углы. Только в двух местах земной поверхности, а именно в точках пересечения оси предполагаемого магнита с земной поверхностью, магнитная стрелка становится вертикально, при чем на сев. магнитном полюсе земли к земле обращается сев. конец стрелки, а на южном — ее юж. конец. В плоскости, перпендикулярной к магниту и проходящей через центр земли, — на т. н. магнитном экваторе, — стрелка должна расположиться горизонтально, указывая сев. полюсом своим на сев. магнитный полюс; во всякой точке, лежащей между магнитным экватором и магнитным полюсом, стрелка будет образовывать с горизонтом некоторый угол I (угол наклонения). Угол, образуемый магнитной стрелкой с географическим меридианом в данной точке земного шара, называется углом склонения (D). Сила F, действующая на полюс стрелки, может быть разложена (по правилу параллелограмма сил) на составляющие по вертикальному и горизонтальному направлениям. Вертикальная составляющая земного магнетизма Z, горизонтальная составляющая Н, углы наклонения I и склонения D являются элементами, определяющими магнитное поле земли в данной точке (рис. 1). Значения элементов земного магнетизма, подсчитанные для данной точки земной поверхности из того предположения, что поле вызывается маленьким магнитом, в большинстве точек на поверхности земного шара не совпадают со значениями тех же элементов, определяемыми при помощи приборов. Если значения отклонения магнитных элементов от нормы превосходят известный предел, если, напр., угол наклонения вместо 65—66° будет 70° или даже 90°, или если стрелка будет сев. концом направлена на Ю., З. или В., то ясно, что мы здесь имеем дело с аномалией земного магнетизма или А. м.
А. м. становится достаточно наглядной, если построить ряд изолиний, т.-е. линий, проходящих через ряд точек на земной поверхности, имеющих одинаковые значения для того или иного магнитного элемента (углов наклонения, склонения, вертикальной или горизонтальной составляющей и т. п.). При этом б. или м. плавное течение нормальных изолиний сменяется самым разнообразным и причудливым (см. рис. 3). А. м. могут вызываться либо находящимися вблизи залежами магнитного железняка, намагниченными горными породами, либо же электрическим током под поверхностью земли. Примером А., вызываемой причиною второго типа, является, по всей вероятности, знаменитая Японская А., где изменение склонения может быть объяснено электрическим током, протекающим вдоль разрыва горных пород. Прекрасным примером А. м., вызываемой причиною первого рода, является Кюруна в Швеции; знаменитое, т. н. мягкое, железо для трансформаторов добывается именно здесь.
Кроме А. м., часто в непосредственной связи с ними, на земном шаре наблюдаются А. гравитационные, заключающиеся в том, что во многих местах земной поверхности ускорение силы тяжести не соответствует норме, а оказывается бо̀льшим или меньшим. Гравитационная А. объясняется присутствием под земной поверхностью тяжелых масс или, наоборот, более легких пород, чем окружающие их; вследствие производимого ими усиленного или ослабленного притяжения, напряжение силы тяжести и вызываемое ею ускорение бывают в таких местах больше или, соответственно, меньше нормального. Гравитационные А. и А. м. встречаются во многих местах на поверхности земного шара. Кроме Японской и Кюруна, упомянутых выше, известны А. м. во Франции (в районе Сены), в Америке (в районе р. Гудзона), в Англии и у нас — в районе горы Благодать (на Урале), в Крыму, в Московском у. и т. д. Примером как магнитной, так и гравитационной А. является самая грандиозная, самая резкая по силе и по занимаемой ею площади Курская аномалия.
Рис. 2. Область Курской магнитной аномалии.Область Курской магнитной и гравитационной А. распадается на две части (см. рис. 2). Северная проходит через Дмитровский у. Орловской губ., через уезды Фатежский, Курский, Щигровский, Тимский Курской губ. и в виде нескольких отрогов направляется далее в Воронежскую губ. Направление этой полосы А. — с С.-З. на Ю.-В., длина полосы ок. 250 км, ширина 2—3 км. К Ю. от этой полосы тянется вторая, через уезды Обоянский, Белгородский, Корочанский и Новооскольский. Общее направление и ширина юж. полосы А. таковы же, как и северной. Пространство в 60 км между полосами слабо аномально.
Впервые Курская А. м. была обнаружена во время первой геомагнитной съемки России в 1872—77 И. Н. Смирновым, открывшим в Курской губ. 2 пункта с аномальными магнитными элементами. Затем работами Пильчикова и Сергиевского была обнаружена А. м. в районах Белгорода и Непхаево. Для проверки наблюдений был приглашен (1896) директор Парижской магнитной обсерватории Муро (Moureaux), к-рый обнаружил еще более сильную А. м. в селе Кочетовке; тогда возник вопрос о необходимости изучения всей Курской губ. в магнитном отношении. За эту задачу взялся проф. Э. Е. Лейст (см.), к-рый в течение 20 лет определил в Курской губ. магнитные элементы 4.500 точек: склонение D, наклонение I и горизонтальную составляющую H. В 1918 Лейст сообщил результаты своей работы: он определил область распространения Курской А. и на основании построенных им изолиний установил, что А. вызывается здесь горной породой. — Лейст предположил присутствие железных руд под земной поверхностью на глубине от 228 до 408 м. Работы Э. Е. Лейста, опубликованные после его смерти (он умер в 1918 в Германии, где, повидимому, остались карты и весь цифровой материал), не содержат ни карт, ни схем. В 1918 же была (по предложению Л. Б. Красина) создана, во главе с акад. П. П. Лазаревым, комиссия для разработки вопроса о Курской А. м. и восстановления карт, утраченных за смертью Э. Е. Лейста. В 1919 было приступлено к работам по измерению магнитных элементов в районе Тима Курской губ. Измерения А. м. производились, по предложению академика А. Н. Крылова, при помощи дефлектора де-Колонга (см. Магнитометры), употребляющегося обычно для определения магнитных аномалий на пароходах.
Рис. 3. Магнитные изолинии в обл. Курской А. м. Здесь показано изменение величины вертикальной составляющей (Z). Видно, что многие места (замкнутые линии) являются магнитными полюсами, т.-е, в этих местах магнитная стрелка образует с горизонтальной плоскостью угол в 90°. В указанном районе удалось обнаружить одну из точек с наибольшей А. м. (вертикальная составляющая Z в этой точке оказалась равной 1,58 единиц). Весной 1920 работы по исследованию Курской А. м. развертываются еще шире: при президиуме ВСНХ организуется Особая комиссия по исследованию Курских магнитных аномалий (ОККМА); во главе работы становятся проф. И. М. Губкин, акад. П. П. Лазарев, проф. А. Д. Архангельский и инж. А. Я. Гиммельфарб. Для установления точного местоположения А. была произведена тщательная триангуляция; одновременно производились измерения гравитационной А. В результате работ удалось показать, что
наряду с А. м. существует и гравитационная А., при чем обе они вызываются одной и той же причиной. В 1921 был найден для вертикальной магнитной составляющей максимум в 1,9 единицы и в связи с этим намечено место для глубокого бурения, к-рое и было начато в июле 1921. К этому времени уже было промерено 10.500 точек на пространстве в 250 км дл. и в 2—3 км ширины, тогда как Лейст в течение 20 лет на пространстве всей Курской губ. сумел промерить только 4.500 точек.
Рис. 4. Вертикальная составляющая вдоль сев. полосы Курской магнитной аномалии. Благодаря особой методике работ, введенной П. П. Лазаревым, удалось получить, несмотря на меньшую точность приборов, чем у Лейста, более точные карты А.
Общая картина распространения Курской А. м. дана на рис. 2. Представление о характере изолиний дает рис. 3, на к-ром ясно видно существование отдельных магнитных полюсов, около к-рых магнитная стрелка ведет себя так же, как на магнитных полюсах земли: вокруг таких точек магнитная стрелка сев. концом всегда направлена в эти точки. Магнитная сила в наибольших максимумах А. достигает величин в 3 раза бо́льших, чем та же величина, наблюдаемая на магнитных полюсах земли. На рисунке 4 дано представление об изменении величины вертикальной составляющей вдоль сев. полосы А. (ср. с рис. 2).
Гравитационные А., — изменения g (ускорения силы тяжести), — достигают 0,015 cgs (Старый Оскол). Максимумы гравитационной А. и А. м. не всегда совпадают, т. к. железные руды (магнитный железняк), повидимому, проходят под поверхностью земли в виде пласта, различно расположенного относительно вертикальной плоскости; там, где пласт вертикален, совпадают магнитный и гравитационный максимумы, там же, где он наклонен, происходит расхождение максимумов. На основании магнитных и гравитационных наблюдений был сделан ряд попыток определить теоретически вид, характер и размеры пласта. Рис. 5 иллюстрирует расположение буровых скважин: номерами (№№ 1—6) обозначены буровые скважины, на горизонтальной линии нанесены расстояния от буровой № 1 (наибольшее значение магнитной силы); на вертикальной линии — глубина залегания рудоносного слоя. Руда, полученная при помощи буровых скважин, содержит, в среднем, 35% железа, но в некоторых образцах его содержится до 45—50%. Исходя из этих данных, можно полагать, что в области Курской А. находится более 20 миллиардов тонн чистого железа. Это количество почти в 15 раз больше того, к-рое находится в залежах Кюруна в Швеции.
Рис. 5. Вертикальный разрез через предполагаемый в районе Щигров подземный хребет (заштрихован), содержащий железные руды. Кружками отмечен вход и выход из залежи буровых скважин. Т. о., Курская А. может иметь, если не в настоящее время, то в будущем, весьма серьезное экономическое значение. Глубина залегания руды (300 м) технически не представляется препятствием для разработки руды, — так, напр., в Криворожском районе уже и сейчас производится добыча руды через шахты, достигающие 200— 300 м глубины. Практический интерес представляет также качество руды, т. к. благодаря ее магнитным свойствам ее легко обогащать: раздробляя руду и извлекая из нее при помощи электромагнита частицы с магнитным железняком, можно получить материал с высоким содержанием металлического железа. Отметим еще и благоприятное географическое расположение Курской А.,—именно, близость Донецкого каменноугольного бассейна. Но и независимо от непосредственного экономического значения, исследования Курской А. м. важны для изучения геологического строения Европейской части СССР (см. Союз Советских Социалистических Республик, геология).
Лит.: Лейст, Э. Е., Курская магнитная аномалия, М., 1921; Отчет о работах за 1919 Комиссии по исследованию Курской магнитной аномалии при Моск. отд. КЕПС, под ред. акад. П. Лазарева, М., 1920; Архангельский, А. Д., К вопросу о геологическом строении местности в области Курской магнитной аномалии и о возможных причинах последней, М., 1922; его же, Курская магнитная аномалия, М., 1924; Лазарев, П. П., Курская магнитная аномалия, М., 1924; его же, Курская магнитная и гравитационная аномалия, Научное хим.-технич. Изд. НТО ВСНX, П., 1923; Костицын, В. А., Курская магнитная аномалия, М., 1923; «Труды Особой комиссии по исследованию Курских магнитных аномалий при Президиуме ВСНХ», выпуски 4, 5 и 6, М., 1923—24—25 (требуется специальная подготовка).