Maa magnetväli on moodustis, mille tekitavad planeedi sees olevad allikad. See on geofüüsika vastava osa uurimisobjekt. Järgmiseks vaatame lähemalt, mis on Maa magnetväli ja kuidas see tekib.
Üldine informatsioon
Maa pinnast mitte kaugel, umbes kolme raadiuse kaugusel, paiknevad magnetvälja jõujooned piki "kahe polaarlaengu" süsteemi. Siin on piirkond, mida nimetatakse "plasma sfääriks". Planeedi pinnast kaugenedes suureneb ioniseeritud osakeste voolu mõju päikese kroonist. See viib magnetosfääri kokkusurumiseni Päikese poolel ja vastupidi, Maa magnetväli on venitatud vastupidisel, varjuküljel.
Plasmasfäär
Laetud osakeste suunaline liikumine atmosfääri ülemistes kihtides (ionosfääris) avaldab märgatavat mõju Maa pinna magnetväljale. Viimase asukoht on planeedi pinnast sada kilomeetrit ja kõrgemal. Maa magnetväli hoiab plasmasfääri. Selle struktuur sõltub aga tugevalt päikesetuule aktiivsusest ja vastasmõjust piirava kihiga. Ja magnettormide sagedus meie planeedil on määratud Päikese rakettidega.
Terminoloogia
On olemas mõiste "Maa magnettelg". See on sirgjoon, mis läbib planeedi vastavaid poolusi. Magnetekvaator on selle teljega risti oleva tasandi suur ring. Sellel oleval vektoril on horisontaalne suund. Maa magnetvälja keskmine tugevus sõltub oluliselt geograafilisest asukohast. See on ligikaudu võrdne 0,5 Oe-ga, see tähendab 40 A/m. Magnetekvaatoril on see sama näitaja ligikaudu 0,34 Oe ja pooluste lähedal on see 0,66 Oe lähedal. Mõnes planeedi anomaalias, näiteks Kurski anomaalias, on see näitaja suurenenud ja ulatub 2 Oe-ni Maa magnetosfääri keeruka struktuuriga jooni, mis on projitseeritud selle pinnale ja koonduvad oma poolustele, nimetatakse "magnetmeridiaanideks".
Esinemise olemus. Oletused ja oletused
Hiljuti sai oletus Maa magnetosfääri tekke ja voolu voolu vahelise seose kohta meie planeedi raadiusest veerandi kuni kolmandiku kaugusel asuvas vedelas metallisüdamikus eksisteerimise õiguse. Teadlastel on ka oletus maakoore lähedal voolavate nn telluurivoolude kohta. Tuleb öelda, et aja jooksul toimub moodustumise ümberkujundamine. Maa magnetväli on viimase saja kaheksakümne aasta jooksul mitu korda muutunud. See on registreeritud ookeanilises maakoores ja seda tõendavad remanentse magnetiseerimise uuringud. Võrreldes alasid mõlemal pool ookeaniharjasid, määratakse nende alade lahknemise aeg.
Maa magnetpooluse nihe
Nende planeedi osade asukoht ei ole konstantne. Nende ümberpaiknemise fakti on registreeritud alates XIX sajandi lõpust. Lõunapoolkeral nihkus magnetpoolus selle aja jooksul 900 km võrra ja sattus India ookeani. Sarnased protsessid toimuvad ka põhjaosas. Siin liigub poolus Ida-Siberi magnetanomaalia poole. Aastatel 1973–1994 oli ala siia kolimise vahemaa 270 km. Neid eelnevalt arvutatud andmeid kinnitasid hiljem mõõtmised. Viimastel andmetel on põhjapoolkera magnetpooluse liikumiskiirus oluliselt suurenenud. See kasvas eelmise sajandi seitsmekümnendate 10 km/aastas käesoleva sajandi alguse 60 km/a-ni. Samal ajal väheneb maa magnetvälja tugevus ebaühtlaselt. Nii et viimase 22 aasta jooksul on see mõnes kohas vähenenud 1,7% ja kuskil 10%, kuigi on ka piirkondi, kus see on vastupidi suurenenud. Magnetpooluste nihke kiirenemine (ligikaudu 3 km aastas) annab alust oletada, et nende täna vaadeldav liikumine ei ole ekskurss, vaid järjekordne inversioon.
Seda kinnitab kaudselt nn polaarlõhede suurenemine magnetosfääri lõuna- ja põhjaosas. Päikese krooni ja kosmose ioniseeritud materjal tungib kiiresti tekkivatesse paisudesse. Selle tulemusena kogutakse Maa ringpolaarsetesse piirkondadesse üha rohkem energiat, mis iseenesest on täis polaarjäämütside täiendavat kuumenemist.
Koordinaadid
Kosmiliste kiirte teaduses kasutatakse geomagnetvälja koordinaate, mis on saanud nime teadlase McIlwaini järgi. Ta tegi esimesena ettepaneku nende kasutamiseks, kuna need põhinevad laetud elementide aktiivsuse modifitseeritud versioonidel magnetväljas. Punkti jaoks kasutatakse kahte koordinaati (L, B). Need iseloomustavad magnetkest (McIlwaini parameeter) ja välja induktsiooni L. Viimane on parameeter, mis on võrdne sfääri keskmise kauguse suhtega planeedi keskpunktist selle raadiusesse.
"Magnetiline kalle"
Mitu tuhat aastat tagasi tegid hiinlased hämmastava avastuse. Nad leidsid, et magnetiseeritud objekte saab paigutada teatud suunas. Ja kuueteistkümnenda sajandi keskel tegi saksa teadlane Georg Cartmann selles valdkonnas veel ühe avastuse. Nii tekkis mõiste "magnetiline kalle". See nimi viitab planeedi magnetosfääri mõjul noole horisontaaltasapinnast üles või alla kõrvalekalde nurgale.
Uurimisloost
Põhjapoolse magnetekvaatori piirkonnas, mis erineb geograafilisest ekvaatorist, liigub põhjapoolne ots allapoole ja lõunapool vastupidiselt ülespoole. 1600. aastal tegi inglise arst William Gilbert esimest korda oletusi Maa magnetvälja olemasolu kohta, mis põhjustab eelnevalt magnetiseeritud objektide teatud käitumist. Oma raamatus kirjeldas ta katset raudnoolega varustatud kuuliga. Oma uurimistöö tulemusena jõudis ta järeldusele, et Maa on suur magnet. Eksperimente viis läbi ka inglise astronoom Henry Gellibrant. Vaatluste tulemusena jõudis ta järeldusele, et Maa magnetväljas toimuvad aeglased muutused.
José de Acosta kirjeldas kompassi kasutamise võimalust. Ta tegi kindlaks ka erinevuse magnet- ja põhjapooluse vahel ning tema kuulsas ajaloos (1590) leidis kinnitust magnetilise läbipaindeta joonte teooria. Vaadeldava teema uurimisse andis olulise panuse ka Christopher Columbus. Ta vastutas magnetilise deklinatsiooni varieeruvuse avastamise eest. Teisendused sõltuvad geograafiliste koordinaatide muutustest. Magnetdeklinatsioon on nõela kõrvalekalde nurk põhja-lõuna suunast. Seoses Columbuse avastamisega intensiivistus uurimistöö. Teave selle kohta, milline on Maa magnetväli, oli navigaatoritele äärmiselt vajalik. Selle probleemiga tegeles ka M. V. Lomonosov. Maapealse magnetismi uurimiseks soovitas ta läbi viia süstemaatilisi vaatlusi, kasutades püsipunkte (sarnaselt observatooriumitega). Samuti oli Lomonossovi sõnul väga oluline seda merel teha. See suure teadlase idee realiseeriti Venemaal kuuskümmend aastat hiljem. Magnetpooluse avastus Kanada saarestikus kuulub polaaruurijale inglasele John Rossile (1831). Ja 1841. aastal avastas ta planeedi teise pooluse, kuid Antarktikas. Hüpoteesi Maa magnetvälja päritolu kohta esitas Carl Gauss. Peagi tõestas ta, et suurem osa sellest toidetakse planeedi sees olevast allikast, kuid selle väiksemate kõrvalekallete põhjus on väliskeskkonnas.
Selline nähtus nagu magnetism on inimkonnale teada olnud väga pikka aega. See sai oma nime Magnetia linna järgi, mis asub Väike-Aasias. Seal avastati tohutul hulgal rauamaaki. Esimesed unikaalsete mainimised leiame Titus Lucretius Cara teostest, kes kirjutas sellest umbes 1. sajandil eKr luuletuses “Asjade olemusest”.
Iidsetest aegadest on inimesed leidnud kasutust rauamaagi ainulaadsetele omadustele. Üks levinumaid seadmeid, mille tegevus põhines metallide ligitõmbamisel, oli kompass. Nüüd on väga raske ette kujutada erinevaid tööstusharusid, mis ei kasutaks lihtsaid magneteid ja elektromagneteid.
Maa magnetväli on planeeti ümbritsev ala, mis kaitseb seda radioaktiivse kiirguse kahjuliku mõju eest. Teadlased vaidlevad selle välja päritolu üle. Kuid enamik neist usub, et see tekkis tänu sellele, et meie planeedi keskmes oli vedel väline ja tahke sisemine komponent. Pöörlemisel liigub südamiku vedel osa, liiguvad laetud elektriosakesed ja tekib nn magnetväli.
Maa magnetvälja nimetatakse ka magnetosfääriks. Mõiste "magnetism" on looduse kõikehõlmav ja globaalne omadus. Hetkel on võimatu luua täiesti täielikku päikese- ja maagravitatsiooni teooriat, kuid teadus püüab juba praegu mõista paljusid asju ja suudab anda üsna veenvaid seletusi selle keerulise nähtuse erinevatele aspektidele.
Viimasel ajal on teadlastele ja tavakodanikele suurt muret valmistanud tõsiasi, et Maa magnetväli hakkab järk-järgult nõrgendama oma mõju. On teaduslikult tõestatud, et viimase 170 aasta jooksul on magnetväli pidevalt nõrgenenud. See paneb mõtlema, kuna see on teatud tüüpi kilp, mis kaitseb Maad ja elusloodust päikesekiirte kohutava kiirgusmõju eest. peab vastu kõikide selliste pooluste poole lendavate osakeste voolule. Kõik need voolud püsivad atmosfääri ülemises kihis pooluste juures, moodustades imelise nähtuse – virmalised.
Kui Maa magnetväli äkki kaob või nõrgeneb märkimisväärselt, on kõik planeedil kosmilise ja päikesekiirguse otsese mõju all. See omakorda põhjustab kiirgushaigusi ja kahjustab kõiki elusorganisme. Sellise katastroofi tagajärg on kohutavad mutatsioonid või täielik surm. Meie suureks kergenduseks on selline areng ebatõenäoline.
Paleomagnetoloogid suutsid anda üsna usaldusväärseid andmeid, et magnetväli võngub pidevalt ja selliste võnkumiste periood on erinev. Samuti koostasid nad väljade kõikumiste ligikaudse kõvera ja leidsid, et hetkel on põld langevas asendis ja jätkab langust veel paar tuhat aastat. Siis hakkab see 4 tuhande aasta jooksul uuesti intensiivistuma. Magnetvälja külgetõmbe viimane maksimumväärtus tekkis praeguse ajastu alguses. Sellise ebastabiilsuse põhjuseid on esitatud mitmel viisil, kuid sellel teemal puudub konkreetne teooria.
Juba ammu on teada, et paljudel magnetväljadel on elusorganismidele negatiivne mõju. Näiteks on loomadega tehtud katsed näidanud, et väline magnetväli võib arengut edasi lükata, rakkude kasvu aeglustada ja isegi vere koostist muuta. Sellepärast põhjustavad need ilmast sõltuvate inimeste tervise halvenemist.
Inimeste jaoks on Maa ohutu magnetväli väli, mille tugevusväärtus ei ületa 700 oerstedi. Väärib märkimist, et me ei räägi Maa magnetväljast endast, vaid elektromagnetväljadest, mis tekivad mis tahes raadio- ja elektriseadme töötamise ajal.
Maa magnetvälja inimesele mõjutamise protsessi füüsiline pool pole siiani päris selge. Kuid meil õnnestus välja selgitada, et see mõjutab taimi: seemnete idanemine ja edasine kasv sõltuvad otseselt nende esialgsest orientatsioonist magnetvälja suhtes. Pealegi võib selle muutumine taime arengut kas kiirendada või aeglustada. Täiesti võimalik, et kunagi hakatakse seda kinnistut kasutama ka põllumajanduses.
Maa on selle külgetõmbejõud. Kohati on see erinev, kuid keskmine on 0,5 oersted. Mõnes kohas (nn pinge tõuseb 2E-ni.
Maa magnetväli on sarnane hiiglasliku püsimagneti magnetväljaga, mis on kallutatud oma pöörlemistelje suhtes 11 kraadise nurga all. Kuid siin on nüanss, mille põhiolemus seisneb selles, et raua Curie temperatuur on ainult 770 ° C, samal ajal kui Maa raudsüdamiku temperatuur on palju kõrgem ja ainult selle pinnal on umbes 6000 ° C. Sellisel temperatuuril ei suudaks meie magnet oma magnetiseeritust säilitada. See tähendab, et kuna meie planeedi tuum ei ole magnetiline, on maapealsel magnetismil teistsugune olemus. Kust siis tuleb Maa magnetväli?
Nagu teada, ümbritsevad magnetväljad elektrivoolu, seega on põhjust eeldada, et sulametalli südamikus ringlevad voolud on Maa magnetvälja allikaks. Maa magnetvälja kuju on tõepoolest sarnane voolu juhtiva pooli magnetväljaga.
Maa pinnal mõõdetud magnetvälja suurus on umbes pool Gaussi, samas kui jõujooned näivad väljuvat planeedilt lõunapoolusest ja sisenevat selle põhjapoolusesse. Samal ajal varieerub magnetiline induktsioon kogu planeedi pinnal 0,3–0,6 Gaussi.
Praktikas seletatakse magnetvälja olemasolu Maal selle tuumas ringlevast voolust tekkiva dünamoefektiga, kuid see magnetväli ei ole alati konstantse suunaga. Samadest kohtadest võetud, kuid erineva vanusega kivimiproovid erinevad magnetiseerumise suuna poolest. Geoloogid teatavad, et viimase 71 miljoni aasta jooksul on Maa magnetväli pöörlenud 171 korda!
Kuigi dünamoefekti pole täpsemalt uuritud, on Maa pöörlemisel kindlasti oluline roll voolude tekitamisel, mis arvatakse olevat Maa magnetvälja allikaks.
Veenust uurinud Mariner 2 sond avastas, et Veenusel pole sellist magnetvälja, kuigi selle tuum sisaldab sarnaselt Maa tuumaga piisavalt rauda.
Vastus on, et Veenuse pöörlemisperiood ümber oma telje on võrdne 243 päevaga Maal, see tähendab, et Veenuse dünamogeneraator pöörleb 243 korda aeglasemalt ja sellest ei piisa tõelise dünamoefekti tekitamiseks.
Päikesetuule osakestega suheldes loob Maa magnetväli tingimused nn aurorade ilmumiseks pooluste lähedusse.
Kompassinõela põhjakülg on magnetiline põhjapoolus, mis on alati orienteeritud geograafilisele põhjapoolusele, mis on praktiliselt magnetiline lõunapoolus. Lõppude lõpuks, nagu teate, tõmbavad vastassuunalised magnetpoolused üksteist.
Lihtne küsimus on aga "kuidas saab Maa oma magnetvälja?" - pole ikka veel selget vastust. On selge, et magnetvälja teke on seotud planeedi pöörlemisega ümber oma telje, sest sarnase tuumakoostisega, kuid 243 korda aeglasemalt pöörleval Veenusel puudub mõõdetav magnetväli.
Tundub usutav, et selle südamiku põhiosa moodustava metallilise südamiku vedeliku pöörlemisel tekib pilt pöörlevast juhist, mis tekitab dünamoefekti ja töötab nagu elektrigeneraator.
Konvektsioon südamiku välisosa vedelikus viib selle ringlusse Maa suhtes. See tähendab, et elektrit juhtiv materjal liigub magnetvälja suhtes. Kui see laetakse südamiku kihtide vahelise hõõrdumise tõttu, on vooluga pooli mõju täiesti võimalik. Selline vool on üsna võimeline säilitama Maa magnetvälja. Suuremahulised arvutimudelid kinnitavad selle teooria tegelikkust.
1950. aastatel pukseerisid USA mereväe laevad külma sõja strateegia raames tundlikke magnetomeetreid piki ookeanipõhja, otsides samal ajal võimalust Nõukogude allveelaevade tuvastamiseks. Vaatluste käigus selgus, et Maa magnetväli kõigub 10% piires merepõhja kivimite endi magnetilisuse suhtes, millel oli vastupidine magnetiseerumissuund. Tulemuseks oli pilt pöördumistest, mis toimusid kuni 4 miljonit aastat tagasi, see arvutati kaalium-argooni arheoloogilisel meetodil.
Andrei Povnõi
Mõistame koos, mis on magnetväli. Lõppude lõpuks elavad paljud inimesed selles valdkonnas kogu oma elu ega mõtle sellele isegi. On aeg see parandada!
Magnetväli
Magnetväli- erilist tüüpi ainet. See avaldub liikumises liikuvatele elektrilaengutele ja kehadele, millel on oma magnetmoment (püsimagnetid).
Tähtis: magnetväli ei mõjuta statsionaarseid laenguid! Magnetvälja tekitavad ka liikuvad elektrilaengud ehk ajas muutuv elektriväli või elektronide magnetmomendid aatomites. See tähendab, et iga traat, mille kaudu vool läbib, muutub samuti magnetiks!
Keha, millel on oma magnetväli.
Magnetil on poolused, mida nimetatakse põhjaks ja lõunaks. Tähised "põhja" ja "lõuna" on antud ainult mugavuse huvides (nagu "pluss" ja "miinus" elektri puhul).
Magnetvälja tähistab magnetilised elektriliinid. Jõujooned on pidevad ja suletud ning nende suund langeb alati kokku väljajõudude toimesuunaga. Kui metallilaastud on püsimagneti ümber laiali, näitavad metalliosakesed selget pilti põhjapoolusest väljuvatest ja lõunapoolusele sisenevatest magnetvälja joontest. Magnetvälja graafiline karakteristik - jõujooned.
Magnetvälja omadused
Magnetvälja peamised omadused on magnetiline induktsioon, magnetvoog Ja magnetiline läbilaskvus. Aga räägime kõigest järjekorras.
Pangem kohe tähele, et süsteemis on antud kõik mõõtühikud SI.
Magnetiline induktsioon B – vektorfüüsikaline suurus, mis on magnetväljale iseloomulik põhijõud. Tähistatakse tähega B . Magnetinduktsiooni mõõtühik - Tesla (T).
Magnetinduktsioon näitab, kui tugev on väli, määrates jõu, mida see laengule avaldab. Seda jõudu nimetatakse Lorentzi jõud.
Siin q - laadimine, v - selle kiirus magnetväljas, B - induktsioon, F - Lorentzi jõud, millega väli laengule mõjub.
F- füüsikaline suurus, mis võrdub magnetilise induktsiooni korrutisega vooluringi pindala ja induktsioonivektori vahelise koosinuse ja vooluringi tasandi normaalarvuga, mida voog läbib. Magnetvoog on magnetvälja skalaaromadus.
Võime öelda, et magnetvoog iseloomustab pindalaühikut läbivate magnetiliste induktsioonijoonte arvu. Magnetvoogu mõõdetakse Weberach (Wb).
Magnetiline läbilaskvus– koefitsient, mis määrab kandja magnetilised omadused. Üks parameetritest, millest sõltub välja magnetiline induktsioon, on magnetiline läbilaskvus.
Meie planeet on olnud tohutu magnet juba mitu miljardit aastat. Maa magnetvälja induktsioon varieerub sõltuvalt koordinaatidest. Ekvaatoril on see ligikaudu 3,1 korda 10 Tesla miinus viienda astmega. Lisaks esineb magnetanomaaliaid, kus välja väärtus ja suund erinevad oluliselt naaberaladest. Mõned suurimad magnetilised anomaaliad planeedil - Kursk Ja Brasiilia magnetilised anomaaliad.
Maa magnetvälja päritolu jääb teadlastele endiselt saladuseks. Eeldatakse, et välja allikaks on Maa vedel metallist tuum. Südamik liigub, mis tähendab, et sula raua-nikli sulam liigub ja laetud osakeste liikumine on elektrivool, mis tekitab magnetvälja. Probleem on selles, et see teooria ( geodünamo) ei selgita, kuidas põldu stabiilsena hoitakse.
Maa on tohutu magnetiline dipool. Magnetpoolused ei lange kokku geograafiliste poolustega, kuigi need on vahetus läheduses. Pealegi liiguvad Maa magnetpoolused. Nende nihkumist on registreeritud alates 1885. aastast. Näiteks viimase saja aasta jooksul on lõunapoolkeral asuv magnetpoolus nihkunud ligi 900 kilomeetrit ja asub praegu Lõunaookeanis. Arktika poolkera poolus liigub läbi Põhja-Jäämere Ida-Siberi magnetanomaaliani, selle liikumiskiirus (2004. aasta andmetel) oli umbes 60 kilomeetrit aastas. Nüüd on postide liikumise kiirendus – keskmiselt kasvab kiirus 3 kilomeetrit aastas.
Milline on Maa magnetvälja tähtsus meie jaoks? Esiteks kaitseb Maa magnetväli planeeti kosmiliste kiirte ja päikesetuule eest. Laetud osakesed süvakosmosest ei lange otse maapinnale, vaid need tõrjub hiiglaslik magnet ja liiguvad mööda selle jõujooni. Seega on kõik elusolendid kaitstud kahjuliku kiirguse eest.
Maa ajaloo jooksul on toimunud mitmeid sündmusi. inversioonid magnetpooluste (muutused). Pooluse inversioon- see on siis, kui nad vahetavad kohta. Viimati toimus see nähtus umbes 800 tuhat aastat tagasi ja Maa ajaloos toimus kokku üle 400 geomagnetilise inversiooni Mõned teadlased usuvad, et magnetpooluste liikumise täheldatud kiirenemise tõttu on järgmine poolus inversiooni tuleks oodata järgmise paari tuhande aasta jooksul.
Õnneks pole poolusevahetust meie sajandil veel oodata. See tähendab, et võite mõelda meeldivatele asjadele ja nautida elu vanas heas Maa konstantses väljas, võttes arvesse magnetvälja põhiomadusi ja omadusi. Ja selleks, et saaksite seda teha, on meie autorid, kelle kätte võite julgelt usaldada osa haridusmuresid! ja muud tüüpi tööd, mida saate tellida lingi kaudu.
Laadimine...
