Sunuyu indir
Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz
1
YER MAĞNETİK ALANI ve Manyetik Ölçü Aletleri
2
Gezegenimiz bir MANYETİK ALAN tarafından sarılmaktadır.
3
Bunun kanıtı pusula iğnesinin ibresinin
manyetik kuzeyinin kuzey kutbunu göstermesidir.
4
Dünya üzerinde bir noktada yer manyetik alanının ölçülmesi sonucunda elde edilen değerler farklı kökenlere dayanan bileşenler içermektedir. 1. Jeodinamo mekanizması ile çalıştığı düşünülen yerin dış sıvı çekirdeğinden oluşan yer manyetik alanı 2. Yer kabuğunda mıknatıslanan kayaçlar tarafından oluşan “KABUKSAL ALAN”. 3.İyonosferde akan elektrik akımları ve manyetosfer tarafından meydana gelen dış manyetik alan 4. Elektromanyetik indüksiyon sonucu meydana gelen manyetik alan. Bu alan kabuk ve üst mantoda indüklenen elektrik alanlarından oluşmaktadır. Sebebi; dış manyetik alanın zamana bağlı değişimleridir.
5
MANYETİK ALAN Uzayın herhangi bir noktasında bir mıknatıs veya içinden akım geçen tele etkiyen kuvvet alandır. Manyetik alan Elektrik akımdan kaynaklanabilir. Bunun için I akımı geçene bir telin etrafında bir manyetik alanın meydana gelmektedir. Bir çubuk mıknatısta mıknatısı oluşturan maddenin atom çekirdeklerinin etrafında dönen elektronların meydana getirdikleri elektrik akımından doğar.
6
MANYETİK ALAN VEKTÖREL BİR BÜYÜKLÜKTÜR.
Herhangi bir noktada manyetik alan bir doğrultu ve büyüklüğe sahiptir.
7
Oersted : bir telden geçen akım bir manyetik alan oluşturur
Oersted : bir telden geçen akım bir manyetik alan oluşturur. Böylece manyetik pusula telden geçen akıma bağlı olarak yönelir. Akım içeri doğru ise manyetik alan sağ yönlü, akım dışarı doğru ise manyetik alan sol yönlüdür.
8
Eğer bir telden geçen akım bir mıknatıs üzerinde kuvvet uygulayabiliyorsa, tersi durumda bir mıknatıs da bir tel üzerinde bir kuvvet uygulayabilir. Hareket etmeyen K-G yönlü bir mıknatıs göz önüne alalım. Bu mıknatıs içerisinden K-G’e doğru bir manyetik alan meydana gelmektedir. K-G kutuplar arasında bir iletken tel koyup içerisinden akım geçirelim.
9
Elektrik alan kuvveti için
Fakat manyetik alan için herzaman çift kutup olduğu için benzer eşitlik manyetik alan kuvveti için yazılamaz. Lorentz kuvveti olarak ifade edilir. Manyetik alan kuvvetinin birimi NxCxm=1 Tesla (SI) 1 Gauss=10-4Tesla (Yer manyetik alanı 0.5 Gauss).
10
Oersted; Durağan akım durağan bir manyetik alan meydana getirir.
Faraday; Durağan manyetik alan durağan akım meydana getirir.
11
1. selenoide 2. Bir loop konuldu, 1. den akım geçince 2
1. selenoide 2. Bir loop konuldu, 1.den akım geçince 2. selenoid’de akım geçmiyor. Durağan manyetik alan 2. selenoid’deki bir akım meydana getirmemiştir. Değişen manyetik alan elektrik akımı meydana getirmektedir. İletken teli bir mıknatısla birleştirelim. Eğer teli hareket eden mıknatıs ile yakınlaştırırsak teldeki akım mıknatısın meydana getirdiği alanı azaltacak şekilde bir alan meydana getirir. Bu ’’LENZ KANUNU’’ olarak bilinir
12
Telin içerisine bir mıknatıs koyup çıkardığımızda ampermetrede ne kadar akım geçtiğini görebilmekteyiz. Akım sadece mıknatısı hızlı bir şekilde sokup çıkardığımızda olur. Indüklem akım hareket eden bir kuvvetin sonucunda oluşur. Eind.=Iind.R OHM KANUNU
13
Klasik Ölçü Aletleri Sapma Açısı Ölçeri: Düşey bir eksen etrafında yermanyetik alan dışında herhangi başka bir etki olmaksızın dönebilen ve manyetik momenti yatay düzlemde olan bir mıknatısdan oluşmaktadır. Jeologların kullandıkları pusula bir tür sapma açısı ölçerdir. Sapma açısı ölçerde kullanılan mıknatısın şekli pusulada olduğu gibi iki ucu sivri mekik biçiminde ya da askılı türde olduğu gibi silindir veya prizma şeklindedir. Düşey eksen OO’, mıknatısın KG manyetik ekseni manyetik Alanın yatay bileşeni ile çakışık olacak şekildedir. Manyetik Alanın yatay bileşeni herhangi bir nedenle döndüğünde mıknatıs Çubuk ve manyetik momenti de yatay bileşeni izleyecektir. Bu alette manyetik momentin yerinin belirlenmesi önemlidir. askılı sapma açısı ölçerlerde mıknatısın KG uçlarına düzlem ayna Yapıştırılır ve nokta izleme yöntemi ile mıknatısın yerinin değişimi izlenir.
14
Eğim Açısı Ölçeri: Eğim açısı kütle merkezinden geçen ve yatay bir eksen
Etrafında dönen bir mıknatıs iğnesi ile ölçülür. Döneme ekseni manyetik alanın yatay Bileşenine dik olan düşey mıknatıs yardımcı pusula ile döndürüldükten sonra yardımcı Pusula kaldırılır ve düşey mıknatıs serbest salınıma bırakılır. Düşey yöndeki mıknatıs yermanyetik alanın toplam bileşeninin etkisi ile onun doğrultusuna yönelecektir. Bu konumu almış olan mıknatısın yataydan olan sapması yermanyetik alanın eğim açısını vermektedir.
15
Gauss Yöntemi ile Manyetik Alanın yatay bileşeninin Ölçümü
Gauss yönteminde kullanılan mıknatısın manyetik momenti M, ve ölçü yerinde yermanyetik Alanın yatay bileşeni H’dır. Yöntemde MH ve M/H büyüklükleri elde edilmektedir. a)MH’nın elde edilmesi (Salınım yöntemi): Mıknatıs askılı sapma açısı ölçerde olduğu gibi bir tele asılır ve H alanında salınıma bırakılır. Salınımın peryodu T=2√I/MH ile verilir. I= salınım yapan mıknatısın, mıknatısı tutan ve salınan parçanın tümünün atalet momenti.T periyodu ölçülerek I hesaplanır ve bağıntıdan MH değeri elde edilir. b) M/H nın saptanması: Yardımcı bir sapma açısı ölçer kullanılır. Buna göre küçük mıknatıs H yatay bileşeni ile çakışmıştır. Momenti M olan ve KG mıknatısı saptırma mıknatısı olarak kullanılır. Bunun için KG mıknatıs yatay düzlemde O’dan geçen her eksen etrafında dönebilen bir çubuğa bağlıdır. Çubuk üzerinde KG mıknatıs uygun bir OO’=R uzaklığına getirilir. Küçük mıknatıs ile büyük mıknatıs belli bir açıyla birbirlerine dik olacak şekilde yönlendirilir. Sin =h/H ve 1. Gauss durumundan M/H= Sin R3/2 buradan H hesaplanır.
16
Kuvars Yatay Bileşen Manyetometresi
Isı iletkenliği ve burulma katsayısı çok küçük olan kuvars tel, bakırdan yapılmış bir tüpe asılmış bir mıknatıs kullanılmaktadır. Mıknatısa dik olarak yerleştirilmiş bir ayna bulunmaktadır. D dürbünü yaklaşık güneye çevrilir ve manyetometre düşey eksen etrafında döndürülür ve dürbün ekseni ayna normali ile çakıştırılır. Bundan sonra M manyetometre düşey eksen etrafında 2+ kadar döndürülür. Ve H=K1/sin bağıntısından manyetik alan hesaplanır.
17
Arazide kullanılan klasik Ölçü Aletleri
Schmidt Düşey Bileşen Manyetometre Yermanyetik alanın H ve Z bileşenleri ölçülür. Bu ölçüler Bağıl ölçülerdir. Her iki ölçüm için mıknatısın konumlandırılması farklıdır. Düşey Bileşen Ölçümü:
18
Manyetometre iki mıknatıstan oluşmaktadır
Manyetometre iki mıknatıstan oluşmaktadır. KG mıknatısları üçgen prizma şeklinde C kuvars parçasıyla bağlıdır. Üçgen prizmanın kenarları CC’ silindirik çubuk üzerine oturmuştur. Bu şekilde minimum sürtünmeye sahip salınım yapmaktadır. Vida, somon mıknatısların ağırlık merkezleri O orta noktası yerine d kadar altta ve a kadar G kutba kaymış durumdadır. Bu sistem bir terazi gibi çalışır. CC’ekseni pusula yardımıyla düşey eksen etrafında döndürülerek manyetik kuzeye çakıştırılır. Yermanyetik alanın Z bileşeni mıknatıslara ±PZ kuvvet çiftini etkilemektedir. PZ manyetik kuvvet çiftidir. Bu etki düşey alanın bir Zo değeri için yatay duruma getirilmiş teraziyi yatay durumdan ayıracak ve K uçları eğilecektir. Manyetik kuvvet çifti yerçekimi tarafından kaynaklanan karşıt bir kuvvet etkisi ile dengelenmektedir. Ölçü yeri değiştirildiğinde teraziye farklı bir Z alan etki eder. Manyetik kuvvet çifti değişerek yerçekimi etkisi aynı kalır. Bu nedenle terazi dengesi yeniden bozulur. Z nin değerine göre terazi bir yöne sapar.
19
Modern Ölçü Aletleri Fluxgate Manyetometresi: Güç kaynağından bobinlere bir elektrik akım gönderildiğinde büyük manyetik geçirgenliğe sahip çekirdekler eksenleri boyunca zıt yönde mıknatıslanma kazanırlar. Çünkü bobinler birbirine göre zıt yönde sarılmışlar.
20
Birincil bobinde alternatif akım uygulandığında herbir çekirdek birbirine göre zıt yönde mıknatıslanır. Birincil bobinleri saran ikincil bir bobin manyetik akıdaki bu değişimi kayıt eder. Bu manyetik akı değişimi çekirdekler doygunluğa erişir erişmez 0 olur. Dış manyetik alanın olmadığı bir ortamda güç kaynağı vasıtasıyla birincil bobine akım uygulandığında her iki birincil bobinin ürettiği manyetik alan birbirini yok edeceğinden ikincil bobinde hiçbir indüklenmiş akım oluşmaz. Eğer sensörün ekseni yer manyetik alan doğrultusuna getirilirse, her saniye aralıklarla çekirdeklerden biri diğer çekirdeğe göredaha önce doygunluğa ulaşır.
21
Bu durumda çekirdeklerdeki manyetik akının fazları birbirinden farklıdır. Akı değişimi artık bu iki çekirdekteki gibi eşit ve zıt yönde değildir. Böylece ikincil bobinde sensörün ekseni boyunca olan yermanyetik alan bileşeninin kuvveti ile orantılı bir çıkış voltajı elde edilir. Dış alan ne kadar şiddetli ise, sinyalin genliği o kadar büyük olur.
22
PROTON MAĞNETOMETRESİ
silindirik bir kontainer içerisinde etilalkol ve etrafı bobin ile sarılıdır. Eğer düğme kapalı tutulduğunda bir doğru akım bobin geçerek sıvı dolu silindirde güçlü bir mağnetik alan üretmektedir. Hidrojen atomları uygulanan alan yönüne dizilirler. Düğmeyi açtığımızda, güç bobinden kesilmektedir. Hidrojen atomları Yer mağnetik alanın toplam bileşeni yönüne dizilmektedir.
23
Proton elektronunun kuvvetli manyetik alanda topaç (prezisyon) hareketi yaptığı bilinmektedir. Hidrojen atomun kütlesine sahip bir proton, zayıf bir manyetik alan karşısındaki davranışı uzun eksen etrafında dönme hareketi yapan bir çubuk mıknatıs hareketine benzemektedir. Proton bir taraftan mıknatıs özelliğinedeniyle bulunduğu yermanyetik alan vektörünün doğrultusunu almaya çalışırken, kendi ekseni etrafında yaptığı dönme hareketi nedeniyle istediği yönelmeyi hemen sağlayamaz. Bu nedenle protonun manyetik momenti protonun bulunduğu noktadaki manyetik alan vektörü etrafında topaç hareketi yapmaya başlar.
24
Proton manyetometresinde sözü edilen topaç hareketinin frekansı ölçülür. Topaç hareketin frekansı ise protonun içinde yer aldığı manyetik alanın şiddeti ile doğru orantılıdır. Manyetik alan ne kadar şiddetli ise, topaç hareketinin frekansı o kadar büyük olur. F=H/2a ; f=Larmor frekansı ; /a=protun manyetik momenti Protonun manyetik momentinin protonun kinetik momentine oranı p=Gyromanyetik oran olup= (-saniye)-1’dir. Böylece bağıntıda F= pH/2 buradan hareketinin açısal frekansı w= pH olarak elde edilir. Bu ise protonun içinde bulunduğu manyetik alan şiddeeti ile doğru orantılıdır. Yer manyetik alanın şiddeti İstanbul’da H=0.466 Oe 46600 nT olduğuna göre proton manyetometresinin ölçtüğü frekans 1984 Hz olmalıdır.
25
Çalışma Prensibi Aletin algılayıcıs manyetik olmayan malzemeden yapılmıştır. İçi etilalkol , metanol gibi hidrojen bakımından zengin bir sıvı ile doldurulmuştur. Silindirik kabın dışına ince telden bir bobin sarılmıştır. Bu bobine doğru akım uygulandığında bobinin oluşturduğu manyetik alan bobin ekseni doğrultusunda olur. Şekilde gösterildiği gibi yer manyetik alan olmasına rağmen kap içindeki protonların herbirinin manyetik momenti gelişigüzel.
26
Algılayıcı bobin etrafındaki bobine doğru akım verildiğinde algılayıcı bobin etrafındaki sarım sayısı 4.5 voltluk pil bile kullanılsa, birkaç saniye bobinin eksen doğrultusunda Oe lik manyetik alan meydana gelmektedir. Bobinin uyguladığı bu manyetik alan ölçülmek istenen yermanyetik alanın birkaç yüz katıdır. Bu yüzden algılayıcı içindeki bütün protonlar manyetik momentlerini bobin ekseni doğrultusuna yönlendirirler. Algılayıcı etrafındaki bobine uygulanan doğru akım kesildiğinde iki değişiklik olur.
27
a) Algılayıcı kap etrafına sarılı olan bobin görev değiştirerek frekans sayma devresinin bir elemanı haline dönüşür. b) Birkaç salise önce manyetik momentlerini algılayıcı bobin ekseni etrafında yönlendirmiş olan protonlar kuvvetli dış alan kalktığında manyetik momentlerini ortamda var olan zayıf yer manyetik alan vektörü yönünde yönlendirmek ister. Bu durum 1 sn. gibi kısa bie zamanda topaç hareketi yapmasına dayanmaktadır.
28
Arzmanyetik Alanın Esas veya Ortalama
Alan Bileşeni
29
Arzmağnetik alanı arz yüzeyine dağılmış mağnetik gözlemevlerinde sürekli olarak ölçülmektedir. Şekil’de arz yüzeyindeki yaklaşık konumları görülen bu gözlemevlerinde, mağnetik alanın genellikle {X, Y, Z} veya {D, H, Z} bileşenleri variyometreler ile sürekli olarak kaydedilmekte ve birçoğunun da alanın toplam bileşeninin mutlak değeri, son yıllarda geliştirilen proton magnetometreleri ile çok kısa aralıklarla sayısal olarak elde edilmektedir. Gözlemevlerinin arz yüzeyindeki dağılımı
30
Şekil’de ise, bu gözlemevlerinden birinde kayıt edilen magnetogram’a örnek gösterilmiştir.
31
ORTALAMA ALAN Mağnetik gözlemevlerinde sürekli kayıt edilen arzmağnetik alanının herhangi bir bileşenini ele alıp, örneğin alanın toplam bileşenini, bu bileşenin saatlik değerlerinden yararlanarak, bağıntısı ile toplam bileşen için günlük ortalama değerini bulabiliriz. Bir ay içindeki günlük ortalama değerlerden, bağıntısıyla aylık ortalama değeri ve
32
bağıntısıyla da alanın ele aldığımız toplam bileşeni için yıllık ortalama değerine ulaşabiliriz. Bu değere ulaşılırken, gerek ulaşılan değerin mertebesinden ve gerekse de gözlemevinin yeri seçilirken öngörülen şartların (magnetik anomali verecek yerlerden uzak olma gibi) yerine getirilmelidir.
33
Ancak, herhangi bir gözlemevinde , alanın yıllık ortalama değeri uzun bir süreçte izlendiği zaman,
bu değerin Yıllara göre sabit olmadığı, Periyodu uzun sayılabilecek bir değişimin katkısı da içerdiği görülebilir (Şekil).
34
Şekil 5.3 a’dan izlendiği gibi t1 den tn yıla doğru alanın sözü edilen yıllık ortalama değerinde sürekli bir artış görülmektedir. Bunun yanı sıra, bu değişime uyabilecek uygun bir fonksiyon (doğrusal veya eğrisel) geçirildiği zaman, bu fonksiyonla, gözlenen değişim arasındaki farkın , yıllara göre periyodik bir değişim gösterdiği de dikkati çeker (Şekil5.3b).Bu periyodik değişiminde, güneş faaliyetlerinin bir göstergesi olan ve R ile gösterilen güneş leke sayılarının değişimi ile yakın bir ilişki içinde olduğu da görülür.
35
Bu nedenle, t1 ile tn arasında, alanın herhangi bir tr yılındaki değeri ele alınmak istendiğinde, yukarıda sözünü ettiğimi değişimlerin etkilerinin tr yılındaki değerden arındırılması istenir. Bu değere de; Ftr = (Ftr-4 + … + Ftr-1 + Ftr + Ftr+1 + … + Ftr+5 )/ (5.4) bağıntısıyla ulaşılır. Doğrusu, tr yılındaki mağnetik alan değeri alınmak üzere (örneğimizde toplam bileşen), bu yıldan 4 yıl öncesi ve 5 yıl sonrası değerleri toplanıp 10’a bölünmek suretiyle, arzmağnetik alanının tr yılındaki değeri bulunur. Bu değere arzmağnetik alanının o gözlemevi için ortalama veya normal alan değeri denilir. Bu değer yalnızca arz içince geçen olaylara bağlı olarak değişir. Bu nedenle, esas alan adı da verilmektedir.
36
Eğer, mağnetik gözlemevimizde birkaç yıllık (10 yıldan az) ortalama değerimiz var ise, bu halde, önce yıllık ortalama değerler, zamanın fonksiyon olarak grafiklenir (Şekil 5.4).
38
Manyetik Değerlerin Belirli Bir Zamana İndirgenmesi
Anlaşılacağı üzere, esas veya ortalama alanı bir yerde saptamak için, orada, hiç olmaz ise, belli bir sürede alan ölçüsü almak gerekmektedir. Ancak, bunun için her zaman, ele alınan yerde mağnetik bir gözlem yeri de gerekli değildir. Genellikle değişik gözlem yerlerinden gelen kayıtlar (magnetogramlar) incelendiği zaman, görülür ki aralarındaki uzaklık yüz kilometre civarında olan yerlerdeki mağnetik değişimler arasındaki farklar yok sayılacak derecede azdır. Bu ilkeye dayanarak; bir gözlem yerinde herhangi bir t anında toplam bileşen F nin değeri olarak yazılabilir. Fy , t anından önceki 10 yıllık döneme ait ortalama alan değeri ve ∆Ft ile Fy arasındaki farktır. Gözlem yerine yakın, bir diğer yerde ise aynı t anındaki değerler , aynı şekilde şeklinde ifade edilebilir. ∆ Ft ≈ ∆Ft’ olduğundan
39
bağıntısına, (yukarıda verilen bağıntılardan geçilebilir. Bu bağıntı ile bir diğer gözlem yerinde t anında Ft’ değerini ölçmekle alanın ortalama değerine geçmek mümkündür. Bu işleme indirgeme adı verilir.
40
ORTALAMA ALANIN UZUN SÜRELİ
DEĞİŞİMİ
41
Ortalama veya esas alan zamanla sürekli gelişme gösterir
Ortalama veya esas alan zamanla sürekli gelişme gösterir. Arzmağnetik alanının seküler değişimi adını alan bu gelişme önemli bir olaydır. Kaynağı arzın içinde olan bu değişimi, ayrıntıları ile anlayabilmek için, mümkün olduğu ölçüde dünyanın her yöresinden sağlanmış, çok sayıda ve uzun süreli mağnetik ölçüm sonuçlarına gereksinim vardır. Şekil de Paris ve Londra’daki kayıtlardan yararlanarak mağnetik alanın sapma ve eğim açılarının değişimi 16. yüzyıl ortalarından bu yana görüntülenmiştir. Paris ve Londradaki sapma ve eğim açılarının değişimi
42
Şekil de ise, İstanbul’da sapma açısının, 1600 yılından günümüze, değişik yıllarada ölçülmüş değerlerinden çıkarılan değişimi gösterilmiştir (Özdoğan ve diğerleri, 1981). Istanbuldaki sapma açısının 1600 yılından bu yana değişimi Şekli izlediğimizde, sapma açısı yılları arasında, artan değerlerle, batıya yöneliktir yılından günümüze kadar da, sürekli doğuya doğru gelişim göstermiştir.
43
Alanın uzun süreli bu değişimini, diğer bileşenler üzerinde de izlemek olanaklıdır. Örneğin, Şekil’de , Japonya’daki Kakioka gözlemevinde, süresinde, alanın X, Y ve Z bileşenlerinin değişimi görülmektedir. Kakioka gözlemevindeki arzmağnetik alanın X, Y, Z bileşenlerinin yıllara göre değişimi
44
Şekil’de ise, İstanbul’da, yılları arası ölçülmüş, manyetik alanın H ve Z bileşen değerlerinin değişimi görüntülenmiştir.
45
Bu şekilde birçok manyetik gözlemevleri için de elde edilen seküler değişim eğrilerinden, değişimin şekli hakkında bir sonuç çıkarılması arzu edilir. Ayrıca değişimin şekli hakkında ileriye dönük tahminler yapılması amaçlanır. Bu da belirli bir süre aralığı için elde edilen değişimin genel davranışının, aynı uzunluktaki diğer bir süre aralığı için beklenmesi olasılığına dayanırsa da, gerçek buna uymayabilir. Seküler Değişim Yerin herhangi bir noktasında jeomanyetik alan zamana göre sabit değildir. Zamana göre alandaki bu değişimlere seküler değişim denilmektedir. Bu değişimler hem dipol hem dipol olmayan alanda görülmektedir.
46
Ortalama Alanın Arz Yüzeyinde İncelenmesi
Daha önce değinildiği gibi, arzmanyetik alanı yalnız zaman göre değil yere göre de farklılıklar gösterir. Bu durumda herhangi bir dönem için elde ettiğimiz ortalama alanın arz’ın değişik yerlerinde değişik özellikler göstermesini beklemek doğal olacaktır. Alanın arz yüzeyindeki dağılımının incelenebilinmesi, şüphesis aynı bir tarihe indirgenmiş manyetik alan değerlerini ( alanın herhangi bir bileşeninin) uygun ölçekli bir haritaya geçirip, eşdeğer noktalarının arasını sürekli bir eğri ile birleştirerek yapılır. Bu şekilde hazırlanan haritalara manyetik haritalara denir. Burada, mağnetik haritaların elde edilip, incelenmesi Memleket ölçüsünde Dünya ölçüsünde olmak üzere iki grupta yapılacaktır.
47
MEMLEKET MANYETİK HARİTALARI
TREND ANALİZİ
48
Memleket Manyetik Haritaları
Milli sınırlar içerisinde kalmak üzere, bölgesel (rejyonal) ölçekli haritalardır. Bu haritaların yapımı söz konusu olduğu zaman, ölçü noktaları, diğer adı ile, istasyon aralıkları en fazla km arasında olmak üzere seçilir. Yalnız istasyon seçimi özel bir dikkat ister, seçilecek ölçü yeri yakınında, yüksek gerilim hatları, beton bina ve benzerleri olmamalıdır. Ölçü yerleri tren yolu veya ana yoldan oldukça uzak seçilmeli ve ölçü alınan yerler, manyetik anomali verecek kütlelerden uzak seçilmelidir. Eğer bozucu bölge bulunur ve bu bölge geniş bir alana yayılmış ise, bu bölgeden eşdeğer eğriler geçirilirken, bu eğriler sürekli değil kesikli veya noktalı eğriler şeklinde geçirilir. Genellikle arazide (D,H,Z) veya (X,Y,Z) bileşenleri ölçülür. Bu değerler belirli bir tarihe indirilir. Bu işlem alanın dış kaynaklı bileşeninin etkisini yok etmek anlamını da taşır. İndirilen değerler uygun ölçekli bir haritaya geçirilir. Böylece, eşdeğer noktaların birleştirilmesiyle, ölçülen bileşen için indirilen tarihin manyetik haritası yapılmış olunur.
49
Memleket ölçüsündeki bu ölçüler, belirli aralıklar ile yenilenir
Memleket ölçüsündeki bu ölçüler, belirli aralıklar ile yenilenir. Bu 5, 10 veya 20 yılda bir olmak üzere yapılabilir. Her dönem için ölçü değerleri yine belirli bir tarihe indirilir. Yalnız ölçüler yenilenirken, bu kez ölçü noktaları10-20 km değil, daha fazla alınır. Bu haritalar hazırlandıktan sonra, memleket sınırları içinde esas alanın dağılımını bilmek gerekir. Bu dağılımın belirli aralılarla bilinmesi, şüphesiz bize esas alanın bölgesel ölçekte zamanla değişimini inceleyebilme olanağı vermesinin örtesinde, belli bir epok için esas alanın dağılımının bilinmesi, memleket ölçüsünde veya bölgesel ölçekte anomali haritalarının yapılabilmesini de sağlar. Memleket ölçüsünde esas alanın dağılımını bulmak için her bir ölçülen bileşen için enlem ve boylama bağlı olarak değişen, birinci veya genellikle ikinci dereceden bir denklem yazılır. Birinci veya ikinci dereceden olabilecek bu denklemler;
50
F = b0 + b1 . x1 + b2 . x (5.10) F = b0 + b1 . x1 + b2 . x2 + b3 . x12 + b4 . x22 +b5 . x1 . x (5.11) ile ifade edilir. Bağıntılarda b0 , b1 ,……., b5 saptanması gereken katsayılar, x1 ve x2 her nokta için ölçü noktalarının enlem ve boylamını belirlerler. Bu katsayılar; her nokta için ölçü nokta için ölçülen mağnetik alan bileşenleri (X,Y,Z,H,F) ve bu noktaların enlem (x1) ve boylamı (x2) bilindiğine göre, en küçük kareler yöntemi (E.K.K.Y.) ile bulunur. Daha sonra, (5.10) veya (5.11)’e göre her nokta için esas alan değeri belirlenir. Bu işlem, istatistikte Trend analizi olarak da bilinir.
52
Lineer doğrudan olan farklar
53
Şekil’de bağımsız değişken sayısına göre y ve x (bir veya birden çok) nin belirlediği dağılıma uyabilecek doğrusal ve eğrisel trend fonksiyonları ile, doğrusal veya eğrisel trend yüzeyleri görüntülenmiştir. Hemen dikkat edilecek olursa, tek bağımsız değişken olduğu zaman 1. veya 2. dereceden bir polinom, iki bağımsız değişken olması halinde 1. veya 2. dereceden bir polinom yüzeyine dönüşmektedir. Buradan bağıntıları ile verdiğimiz denklemlerin nasıl bir trend yüzeyi oluşturdukları da ortaya çıkmaktadır.
54
F = b0 + b1 . x1 + b2 . x2 ve F = b0 + b1 . x1 + b2 . x2 + b3 . x12 + b4 . x22 +b5 . x1 . x2 bağıntılarında x1 ve x2 bağımsız değişkenler olmak üzere, o noktadaki enlem ve boylamın fonksiyonu olan toplam bileşen için arzmağnetik alanının kaynağına göre esas alan bileşenini belirleyecek katsayılar, n veri için ; 1. dereceden trend yüzeyi ∑F = nb0 + b1 ∑ x1 + b2 ∑ x2 ∑x1 F = b0 ∑ x1 + b1 ∑ x12 + b2 ∑ x1 x2 ∑ x2 F = b0 ∑ x2 + b1 ∑ x1 x2 + b2 ∑ x22
55
Benzer şekilde, (5.11)’e göre ikinci dereceden bir trend yüzeyini belirleyebilmek için, sayısı 6 olan bir normal denklem takımı oluşturulur. Bu denklem takımının çözümüyle istediğimiz katsayılar elde edilir. (5.10) ve (5.11) bağıntılarından her x1 ve x2 (enlem, boylam) için elde edilen değerler, bizim istediğimiz her nokta için esas alan değerlerini vereceğinden, enlem ve boylamı ( x1 ve x2 ) belirli noktada ölçü değerimiz ile hesapladığımız değerle olan fark, bize esas alanın tüm ülke üzerindeki dağılımı, hem de memleket ölçüsünde mağnetik anomali haritaları elde edilmiş olur.
56
Şekil de görülen, herhangi bir harita alınarak, bu haritadaki verilere uyan birinci dereceden bir trend yüzeyi
57
ve bu yüzeyden olan fark (anomali) haritası Şekil de gösterilmiştir.
58
Şekil de ise, aynı haritaya uyabilen ikinci dereceden bir trend yüzeyi ve anomali haritası gösterilmiştir.
59
Türkiye için Harita Genel Komutanlığınca yapılan ölçüler sonucu arzmağnetik alanının esas alan bileşeninin, yukarıda sözü edilen yöntemle elde edilerek, seküler değişimi, H (yatayı) ve D(sapma açısı) bileşenleri için şekil 5.13 ve şekil 5.14 te gösterilmiştir (İspir ve diğerleri,1975).
61
DÜNYA MAĞNETİK HARİTALARI
Dünya ölçüsünde mağnetik haritaların yapımı bazı özel kayıtları öngörür. Bunun için dünyanın her tarafında aynı bölge ve aynı dönemler ait mağnetik ölçülerin elde bulunması gerekir. Fakat eldeki ölçüler heterojendir. Bazı sık aralıkları olan yerlerde çok sayıda ölçüler vardır. Bazı yerlerde (Büyük çöl, Okyanuslar ve kutuplar gibi) ya hiç değer yoktur yada sayıları azdır. İçinde bulunduğumuz yüzyılın başından buyana dünya ölçüsünde büyük çaba harcanmış önce Carnegie Enstitüsünün (A.B.D.) çabaları ile Galilei ve Carnegie adlı mağnetik olmayan maddeden yapılmış gemiler, sonrada jeofizik yılı içerisinde ( ) 15 ay süre ile Rus yapımı Zanya yardımı ile Okyanuslarda ve kutuplara yakın yerlerde ve ayrıca da havadan yapılan ölçülerle boşluklar doldurulmak istenmiştir (Özdoğan, 1971). Yukarıdaki açıklamadan da anlaşılacağı gibi ölçüler çok değişik zamanlarda yapılmıştır. Bu nedenlerden bu ölçülerin, aynı bir tarihe indirilmesi çetin kavram ve hesap güçlükleri ortaya koymuştur. Dünya jeofizikçilerinin ortak çalışmalarıyla arzmağnetik alanının zamanla değişmeleri ve arz yüzeyindeki dağılması, çok ince olarak gözden geçirilerek, dünya mağnetik haritasının yapımı tamamlanmıştır. Bugün bu haritalar her 5 yılda bir (tam onda yıllardan başlayarak) yenilenmektedir.
62
Dünya Mağnetik Haritasının Karakteri İzoklinler:
Meyil açısından eşdeğer eğrileridir. Bunlar yaklaşık olarak paralelleri izlerler. I = 0 değerini taşıyan izoklin, mağnetik ekvator adını alır. Bu eğri , birisi Atlantik Okyanusunun ortalarında (25 ° W) ve diğeri pasifik Okyanusunun ortalarında (165 °W) boylamlarında olmak üzere coğrafi ekvatoru iki yerde keser. Orta Afrika ya yakın yerlerde coğrafi ekvatorun 10° üstünde ve Güney Amerika üzerinde ise 15° güneyinden geçer. Mağnetik ekvator küremizi ikiye böler (Şekil).
63
kuzeyde I > 0 ve güney yarımkürede I < 0 dır
kuzeyde I > 0 ve güney yarımkürede I < 0 dır. Mağnetik ekvatordan başlayarak kutuplara doğru ilerledikçe meyil açısının mutlak değeri artmaya başlar, izoklinler bir nokta çevresinde sıklaşırlar, bu sıklaşan eğrileri ortak merkez kabul edecek nokta I = 90° olan yerdir ki buraya mağnetik kutup veya meyil açısı kutbu adı verilir.
64
1947 yılında bu kutupların yerleri, kuzey mağnetik kutup
73° K ve 100 ° B ile güney mağnetik kutup 68,7°G ,143 ° D idi. 1965 yılı değerleri ise 75,5 ° K, 100,5 °B ile 66,5 ° G ,139,9 ° D dir. Görülüyor ki güney ve kuzey mağnetik kutuplar bir küre çapının uçlarına rastlamamaktadır.
67
. İzogonlar: Coğrafi ve mağnetik kutuplara doğru yönelmişlerdir. Bu noktanın çevresinde sapma açısı 0° ile 180° D ve 180° B arasında her değeri almış olacaktır. Coğrafi ve mağnetik meridyenelrin çakıştığı noktalardan geçen izogon, 0° ve 180° izogonlarıdır ki arzımızı kutuplardan geçerek çevreler. Bozuk bir eğri olan bu izogonlar arzı iki yarım küreye ayırır. Biri Atlantik Okyanusunu kapsar. Orada D’nin değeri batı, diğeri Pasifik Okyanusu bölgesindedir ve orada da sapma açısı doğrudur.
69
D = 0° olan uzun izogonlar, agonik adını alır
D = 0° olan uzun izogonlar, agonik adını alır. Agoniklerden kimi kuzey mağnetik kutuptan başlar (Şekil). Kuzey ve güney Amerika dan geçer ve güney coğrafi kutuptan başlar. Skandinav memleketlerinden ve Yunanistan dan geçerek Aden körfezien uzanır. Hindistan, Sibirya yoluyla Kuzey denizine erişir. Oradan Asya yı çevreleyerek Güney mağnetik kutupta sonlanır.
70
İzomağnetikler: İzomanyetik H lar izoklinlere benzer. Mağnetik kutuplara doğru sürekli zayıflar. Sonunda izomağnetikler mağnetik kutbu çevreler. Burada H = 0’dır. Yatay bileşen değeri ekvatora doğru artar ve bir maksimumdan geçer. H’ın maksimum değerinin mağnetik ekvator üzerinde bulunmaları zorunlu değildir (Şekil).
71
İzomağnetik Z’lerde, izoklinlere benzer
İzomağnetik Z’lerde, izoklinlere benzer. İzomağnetik, Z = 0 mağnetik akvator adını alır. Kuzey yarımkürede Z > 0, güneyde Z < 0 alınır. Mağnetik ekvatordan kutuplara gidildikçe Z büyür (Şekil 5.18). İzomağnetik toplam alan, Z haritaları görüntüsündedir. İzomağnetiklerin değerleri ekvatordan yüksek enlemlere gidildikçe artar (Şekil 5.19).
73
Sonuç olarak görülüyor ki arzın mağnetik alanının arz yüzeyi üzerindeki dağılımı çok karışık görünmemektedir. Gilbert devrinden beri (1600 yılından) bu dağılımın, düzgün mıknatıslanmış bir küre üzerindeki alanının dağılımına benzediği fakat yer yer düzgünlüğünün bozulduğu, şahısların gözünden kaçmamıştır. Arz yüzeyinde izlediğimiz alanın ayrışımı yapılmakla düzgün alan ve bu alanda kıyaslama yoluyla da arz alanının anomalisi denetlemek mümkün olacaktır.
75
KÜRESEL HARMONİK ANALİZ
YER MANYETİK ALANI KÜRESEL HARMONİK ANALİZ
82
C
111
Afrika da yavaş bir şekilde yer değiştiren anomaliler vardır.
Her bir dönem için dipol olmayan alan değerlendirildiğinde iki tip seküler değişim görülmektedir Güney Atlantik, Kuzey Amerika da manyetik anomaliler sabit fakat şiddeti zamana göre değişmektedir. Afrika da yavaş bir şekilde yer değiştiren anomaliler vardır.
Benzer bir sunumlar
