Магнитные работы
Магнитные работ были запланированы для уточнения карты изогон моря Лаптевых, а также и для целей общей геомагнитной съемки СССР.
Для определения элементов земного магнетизма экспедиция не располагала ни временем, ни транспортом. Специалиста-магнитолога в составе экспедиции также не было. Эти работы должны были проводиться попутно с триангуляционными и другими работами астрономом Косым, гидрографами Виноградовым и Касьяненко.
Для наблюдений как абсолютных, так и вариационный экспедиция располагала магнитным теодолитом «комбайн № 22» и сухим котелком, приспособленным для определения наклонения способом Леммана. Сухим котелком наблюдения были проведены только в двух точках: на мысе Игнатия — гидрографом Виноградовым и в бухте Зимовочной — гидрографом Касьяненко. Недостатки инструмента, отсутствие определения его постоянных сделали результаты весьма ненадежными. Мы вынуждены были отказаться от обработки наблюдений, произведенных этим инструментом.
Наблюдения комбайном проводились трех родов:
1) создание опорного пункта, с наблюдением длительной серии вариаций склонения;
2) определение абсолютных магнитных пунктов с наблюдением всех трех элементов земного магнетизма;
3) определение склонения в ряде точек побережья.
Опорный магнитный пункт был избран в районе зимовки берегового отряда. Все наблюдения велись со столба, установленного в специальной будке. Постройка будки потребовала очень большого труда. В экспедиции не было ни медных гвоздей, ни шурупов для строительства, ни медных петель для навески двери. Всю постройку пришлось делать на деревянных гвоздях. Будку сделали из фанеры на деревянном каркасе, и она прекрасно сослужила свою службу, защищая наблюдателя от ветра и пурги. Однако от мороза она не спасала.
Абсолютные наблюдения на этом пункте были начаты автором с 1 ноября 1940 года и закончены гидрографом Виноградовым к концу ноября.
Наблюдения вариаций склонения проводились с 1 января по 1 марта 1941 года, причем наблюдения велись визуально, ежечасно, группой товарищей из пяти человек, быстро обученных этому несложному делу. Вариационные наблюдения не реже одного раза в неделю дополнялись абсолютными наблюдениями.
Абсолютный пункт на мысе Крестовом, а также определение склонения на триангуляционных пунктах: Крутой, Предельный, остров Андрея, были мною выполнены в процессе наблюдения триангуляции в этом районе за время с 6 по 19 мая 1941 года.
Опорный пункт на мысе Дика был отнаблюден в июне 1941 г. в период измерения базиса в указанном районе. Эта работа велась мною с помощью гидрографа Л. И. Виноградова.
[113]
Постоянные и поправки к теодолиту, которым проводились все работы, были определены и сведены в таблицу астрономом-магнитологом Гидрографического управления Фоменко Д. Е.
Все вычисления производились в две руки, по общепринятым схемам.
Магнитные наблюдения делались по времени VII пояса, что соответствует поправке к Гринвичскому времени в 7 часов.
Ближайшая к нам магнитная обсерватория была на мысе Челюскина — на расстоянии от 200 до 400 километров от места работ. Сопоставление суточного хода магнитных элементов на опорном пункте Зимовье и на мысе Челюскина показало их большое сходство. Поэтому мы пришли к выводу, что вполне допустимо исправления за суточную вариацию для опорного и -других пунктов нашей экспедиции вести по данным Челюскина.
Так как точное значение векового хода магнитных элементов дли опорного и других пунктов экспедиции не было известно, то к среднегодовому значению мы приводили также по вековому ходу на мысе Челюскина. Вековой ход на мысе Челюскина получен на основании обработки материалов за 1935—1936—1939 годы.
Среднегодовое значение магнитных элементов на мысе Челюскина имелось только для 1939 года. Чтобы получить среднегодовые величины магнитных элементов за 1940—1941 годы, были взяты величины векового хода, полученные за прежние годы; их значение и прибавлялось к среднегодовому значению за 1939 год.
Наблюдения 1940 года приводились к среднегодовому значению за 1940 год, а наблюдения 1941 года соответственно к 1941 году.
Для исправления за суточную вариацию использовались данные о суточном ходе магнитных элементов на мысе Челюскина за соответствующий месяц.
Величина часового отклонения от среднемесячного значения выбиралась как среднее для трех обработанных лет и бралась с обратным знакомь.
Для опорного пункта Зимовье график суточного хода строился по отдельным срочным наблюдениям через 2 часа. Для мыса Челюскина нами брались для сравнения средние значения элемента за час. В конечном счете таким образом получен значительно более оглаженный график суточного хода. Этим до некоторой степени можно объяснить те незначительные несоответствия, которые наблюдаются при сопоставлении суточного кода в отдельные часы суток. Данное обстоятельство может также влиять и на точность исправления за суточную вариацию.
Склонение. Поправка магнита при определении склонения составляла +3',4.
Чтобы получить суточный ход склонения, были использованы срочные ежечасные отсчеты магнитного меридиана на опорном пункте Зимовье и соответствующие среднечасовые ординаты склонения на мысе Челюскина за период январь—февраль 1941 года.
Так как в течение этого периода были дни и спокойные, и бурные, то целесообразно рассмотреть отдельно суточный ход за такие дни.
На рис. 18 и 19 приведен суточный ход склонения на обоих пунктах для одних и тех же часов гринвичского времени, отдельно для спокойных
[114]
D = (a+2b+c)/4
Как видно на рисунках, сходство в суточном ходе склонения на пункте Зимовье и на мысе Челюскина достаточно близкое. Правда, следует отметить, что кривая суточного хода на мысе Челюскина целиком как бы сдвинута на один час позже, причем это характерно и для спокойных и для бурных дней. Однако при всем этом есть все основания исправлять результаты наблюдений за суточную вариацию по данным Челюскина.
Рис. 18. Аналогия суточного хода склонения по спокойным дням января—февраля 1941 г. на пункте Зимовье и на мысе Челюскина: I — по срочным наблюдениям на о-ве Андрея и по часовым значениям магнитной обсерватории на мысе Челюскина; II — по сглаженным значениям
Кроме ежечасных отсчетов меридиана в течение января-февраля 1941 года, на пункте Зимовье и на других пунктах производились наблюдения склонения в различные часы суток. Прежде чем приводить результаты этих наблюдений к среднегодовому значению, следовало их привести к среднесуточному значению, исправив за суточную вариацию. Это было тем более необходимо, что амплитуда суточного хода склонения в этом районе достигает значительных величин.
Величина приведения к среднегодовому значению вычислялась по среднесуточному значению на мысе Челюскина за соответствующий день — день наблюдений. Если наблюдение производилось 7 мая, то за этот же день подсчитывалась и величина приведения к среднегодовому значению; приведение же за суточную вариацию делалось по суточному ходу за весь май, по трем годам.
[115]
Следует отметить, что амплитуда суточного хода склонения на обоих пунктах также почти одинакова.
После вычисления величины склонения из ежечасных отсчетов на лимбе положения магнитного меридиана оказалось, что эта величина отличается от результата, (полученного из 7 серий в ноябре 1940 года и 5 серий 1941 года.
Рис. 19. Аналогия суточного хода склонения по бурным дням января—феврзля 1941 года на пункте Зимовье и на мысе Челюскина: I — по срочным наблюдениям на острове Андрея и часовым значениям магнитной обсерватории на мысе Челюскина; II — по сглаженным значениям
Причина этого расхождения, как выяснилось, произошла из-за того, что отсчеты производились в одном положении магнита, вследствие чего ошибка из-за коллимации целиком вошла в окончательный результат. Из 21 пары отсчетов меридиана возникла разность в углах в 67'±3', откуда поправка за коллимацию составила +34'. При этом оказалось, что все эти группы дают разную величину склонения; причем наиболее близко подошли друг к другу наблюдения января—февраля 1941 года. Разница в 30' с ноябрьскими наблюдениями в 1940 году осталась непонятной. Больше следует доверять январским и февральским наблюдениям.
Горизонтальная составляющая. Магнит 1-й: Н=(0,02742 — 0,0000076t) cosec Ө.
Магнит 2-й: Н=(0,02539 — 0,0000065t) cosec Ө.
На опорном пункте Зимовье, кроме срочных наблюдений H, 25—26 декабря была проведена суточная серия наблюдений Н через 2 часа.
[116]
По этим данным и был вычерчен суточный ход H, представленный на рис. 20. Из этой схемы видно большое сходство кривых, что дает основание как и в случае склонения, делать исправление за суточную вариацию по данным Челюскина.
Следует отметить, что амплитуды на обоих этих пунктах также одинаковы. Наибольшее расхождение около 18—20 часов в возмущенный период.
Приведение к среднегодовому значению делалось но общепринятой схеме.
Рис. 20. Аналогия суточного хода горизонтальной составляющей 25 декабря 1940 года на пункте Зимовье и на мысе Челюскина: I — по срочным наблюдениям на острове Андрея и часовым значениям магнитной обсерватории на мысе Челюскина; II — по сглаженным значениям
При вычислении приведенного значения II на пункте Зимовье принимали, что вековой ход на пункте и на мысе Челюскина один и тот же.
На том же пункте Зимовье производились, кроме суточной серии, срочные определения H в промежутке от 4 до 6 часов гринвичского времени в различные дни ноября 1940 года. Среднее значение H на пункте Зимовье было получено по последним наблюдениям. Для этих же часов и дней были взяты значения ординат Н по Челюскину.
Приведенное значение Н получали, вводя величину исправления за суточную вариацию.
Таким образом, из значений суточной серии H и по срочным наблюдениям получили среднюю горизонтальную составляющую для пункта.
Наклонение. Переводный множитель для наклонения А = 25,774 при R = 150 миллиметров, где R — расстояние отклоняющих стержней на шинах комбайна от отклоняемого магнита.
[117]
По I, как и по Н, 25—26 декабря 1940 года была проведена суточная серия наблюдений через 2 часа, а также срочные наблюдения с 12 по 27 ноября 1940 года в промежутке от 4 до 6 часов гринвичского времени.
В первую очередь, как и для других элементов, необходимо было удостовериться в идентичности суточного хода на пункте Зимовье и на мысе Челюскина. С этой целью взяты значения Н и Z за соответствующие часы по Челюскину за 25—26 декабря 1940 года.
По дифференциальной формуле
ΔI' = —(sin₂ I)/(Zsin I")ΔH+(cos₂ I)/(H sin I")ΔZ
были вычислены значения ΔI' через два часа и по ним построен суточный ход I для мыса Челюскина (рис. 21).
Рис. 21. Аналогия суточного хода наклонения 25 декабря 1940 года на пункте Зимовье и на мысе Челюскина: I — по срочным наблюдениям на острове Андрея и часовым значениям магнитной обсерватории на мысе Челюскина; II — по сглаженным значениям.
Хорошее согласие в суточном ходе I дало основание исключить это значение и заменить его средним между двумя соседними определениями I.
График по сглаженным значениям I еще больше подтверждает параллельность суточных ходов I на этих двух пунктах.
Наибольшее расхождение в наблюдениях I на пунктах Зимовье и обсерватории Челюскина, как и для Н, имеем в промежутке от 18 до 22 часов.
Чтобы вычислить величины приведения для I на Челюскине, необходимо было вначале получить величину приведения для Н и Z за рассматриваемые сутки.
Проделав вычисления по указанной выше схеме, мы получили величину приведения для Н и Z.
[118]
Хорошее совпадение суточного хода магнитных элементов на мысе Челюскина и на опорном пункте Зимовье дает основание считать, что в радиусе до 300 километров результаты магнитных определений могут исправляться за суточную вариацию по ближайшей магнитной обсерватории.
Обработка вариационных наблюдений в архипелаге Норденшельда также привела к аналогичному выводу. Следует все же отметить, что и пункт Зимовье, и архипелаг Норденшельда разнятся от мыса Челюскина больше по долготе, чем по широте. Между тем известно, что для высоких широт широтный эффект в суточной вариации более значителен, чем долготный. Поэтому уверенное приведение к среднесуточным значениям результатов магнитных определении на пунктах, лежащих к северу или к югу от магнитной обсерватории, требует, чтобы на приводимых пунктах велись соответствующие суточные серии наблюдений (подробные данные о магнитных работах приводятся в специальных отчетах).
Проведенные нами магнитные работы позволили внести некоторые коррективы в карту изогон моря Лаптевых.
[119]