میدان مغناطیسی زمین چیست؟ زمین مانند یک آهنربا است: میدان ژئومغناطیسی

ساختار و ویژگی های میدان مغناطیسی زمین

در فاصله کمی از سطح زمین، حدود سه شعاع آن، خطوط میدان مغناطیسی دارای آرایش دوقطبی مانند هستند. این منطقه نامیده می شود پلاسماسفرزمین.

با دور شدن از سطح زمین، تأثیر باد خورشیدی افزایش می یابد: از سمت خورشید، میدان ژئومغناطیسی فشرده می شود و از طرف مقابل، سمت شب، به یک "دم" طولانی کشیده می شود.

پلاسموسفر

جریان در یونوسفر تأثیر قابل توجهی بر میدان مغناطیسی سطح زمین دارد. این منطقه از جو فوقانی است که از ارتفاعات حدود 100 کیلومتر و بالاتر گسترش می یابد. حاوی تعداد زیادی یون است. پلاسما توسط میدان مغناطیسی زمین نگهداری می شود، اما وضعیت آن توسط برهمکنش میدان مغناطیسی زمین با باد خورشیدی تعیین می شود که ارتباط بین طوفان های مغناطیسی روی زمین و شعله های خورشیدی را توضیح می دهد.

گزینه های فیلد

به نقاطی از زمین که شدت میدان مغناطیسی در آنها جهت عمودی دارد، قطب های مغناطیسی می گویند. دو نقطه از این قبیل روی زمین وجود دارد: قطب مغناطیسی شمال و قطب مغناطیسی جنوب.

خط مستقیمی که از قطب های مغناطیسی می گذرد، محور مغناطیسی زمین نامیده می شود. دایره بزرگ در صفحه ای که بر محور مغناطیسی عمود است، استوای مغناطیسی نامیده می شود. بردار میدان مغناطیسی در نقاطی از استوای مغناطیسی یک جهت تقریباً افقی دارد.

میدان مغناطیسی زمین با اختلالاتی به نام پالس های ژئومغناطیسی به دلیل تحریک امواج هیدرومغناطیسی در مگنتوسفر زمین مشخص می شود. محدوده فرکانس امواج از میلی هرتز تا یک کیلوهرتز است.

نصف النهار مغناطیسی

نصف النهارهای مغناطیسی برآمدگی خطوط میدان مغناطیسی زمین بر روی سطح آن هستند. منحنی های پیچیده ای که در قطب های مغناطیسی شمال و جنوب زمین همگرا می شوند.

فرضیه هایی در مورد ماهیت میدان مغناطیسی زمین

اخیراً فرضیه ای ایجاد شده است که پیدایش میدان مغناطیسی زمین را با جریان جریان در هسته فلزی مایع مرتبط می کند. تخمین زده می شود که منطقه ای که مکانیسم "دینام مغناطیسی" در آن کار می کند در فاصله 0.25-0.3 شعاع زمین قرار دارد. مکانیسم تولید میدان مشابه ممکن است در سیارات دیگر، به ویژه، در هسته مشتری و زحل (طبق برخی فرضیات، متشکل از هیدروژن فلزی مایع) رخ دهد.

تغییرات میدان مغناطیسی زمین

این با افزایش فعلی در زاویه باز شدن کاسپ ها (شکاف های قطبی در مگنتوسفر در شمال و جنوب) تأیید می شود که در اواسط دهه 1990 به 45 درجه رسید. مواد تشعشعی از باد خورشیدی، فضای بین سیاره‌ای و پرتوهای کیهانی به شکاف‌های گسترده‌تر هجوم می‌آورند، در نتیجه ماده و انرژی بیشتری وارد مناطق قطبی می‌شوند که می‌تواند منجر به گرم شدن بیشتر کلاهک‌های قطبی شود.

مختصات ژئومغناطیسی (مک ایلوین مختصات)

فیزیک پرتوهای کیهانی بطور گسترده از مختصات خاصی در میدان ژئومغناطیسی استفاده می کند که به نام دانشمند کارل مک ایلوین (Carl McIlwain) نامگذاری شده است. کارل مک ایلوین) اولین کسی بود که استفاده از آنها را پیشنهاد کرد، زیرا آنها بر اساس متغیرهای حرکت ذرات در یک میدان مغناطیسی هستند. یک نقطه در یک میدان دوقطبی با دو مختصات (L، B) مشخص می شود، جایی که L به اصطلاح پوسته مغناطیسی یا پارامتر McIlwain است. L-shell، L-value، McIlwain L-پارامتر ب - القای میدان مغناطیسی (معمولاً در G). پارامتر پوسته مغناطیسی معمولاً مقدار L در نظر گرفته می شود که برابر با نسبت فاصله متوسط پوسته مغناطیسی واقعی از مرکز زمین در صفحه استوای ژئومغناطیسی به شعاع زمین است. .

تاریخچه تحقیق

توانایی اشیای مغناطیسی شده برای قرار گرفتن در جهت خاصی برای چینی ها چندین هزار سال پیش شناخته شده بود.

در سال 1544، دانشمند آلمانی، گئورگ هارتمن، تمایل مغناطیسی را کشف کرد. شیب مغناطیسی زاویه ای است که در آن سوزن تحت تأثیر میدان مغناطیسی زمین از صفحه افقی به پایین یا بالا منحرف می شود. در نیمکره شمالی استوای مغناطیسی (که با استوای جغرافیایی منطبق نیست)، انتهای شمالی فلش به سمت پایین منحرف می شود، در جنوب - برعکس. در خود استوای مغناطیسی، خطوط میدان مغناطیسی موازی با سطح زمین هستند.

اولین فرض در مورد وجود میدان مغناطیسی زمین که باعث چنین رفتاری در اجسام مغناطیسی می شود، توسط پزشک انگلیسی و فیلسوف طبیعی ویلیام گیلبرت مطرح شد. ویلیام گیلبرت) در سال 1600 در کتاب خود "روی آهنربا" ("De Magnete") که در آن آزمایشی را با یک توپ سنگ معدنی مغناطیسی و یک فلش کوچک آهنی توصیف کرد. گیلبرت به این نتیجه رسید که زمین یک آهنربای بزرگ است. مشاهدات ستاره شناس انگلیسی هنری گلبراند. هنری گلبراند) نشان داد که میدان ژئومغناطیسی ثابت نیست، اما به کندی تغییر می کند.

زاویه ای که سوزن مغناطیسی از جهت شمال به جنوب منحرف می شود، انحراف مغناطیسی نامیده می شود. کریستف کلمب کشف کرد که انحراف مغناطیسی ثابت نمی ماند، بلکه با تغییر مختصات جغرافیایی تغییر می کند. کشف کلمب انگیزه ای برای مطالعه جدید میدان مغناطیسی زمین ایجاد کرد: اطلاعات مربوط به آن مورد نیاز ملوانان بود. در سال 1759، دانشمند روسی M.V. Lomonosov در گزارش خود "گفتمان در مورد دقت بزرگ مسیر دریا" توصیه های ارزشمندی برای افزایش دقت قرائت قطب نما ارائه کرد. برای مطالعه مغناطیس زمینی، M.V. Lomonosov سازماندهی شبکه ای از نقاط دائمی (رصدخانه ها) را توصیه کرد که در آن مشاهدات مغناطیسی سیستماتیک انجام شود. چنین مشاهداتی باید به طور گسترده در دریا انجام شود. ایده لومونوسوف برای سازماندهی رصدخانه های مغناطیسی تنها 60 سال بعد در روسیه محقق شد.

در سال 1831، جان راس، کاشف قطبی انگلیسی، قطب مغناطیسی را در مجمع الجزایر کانادا کشف کرد - منطقه ای که سوزن مغناطیسی موقعیت عمودی را اشغال می کند، یعنی شیب آن 90 درجه است. در سال 1841، جیمز راس (برادرزاده جان راس) به قطب مغناطیسی دیگر زمین، واقع در قطب جنوب، رسید.

کارل گاوس (آلمانی) کارل فردریش گاوس) نظریه ای در مورد منشاء میدان مغناطیسی زمین ارائه کرد و در سال 1839 ثابت کرد که قسمت اصلی آن از زمین خارج می شود و دلیل انحرافات کوچک و کوتاه در مقادیر آن را باید در محیط خارجی جستجو کرد.

همچنین ببینید

مغناطیس بین ( انگلیسی)

یادداشت

ادبیات

Sivukhin D.V.درس فیزیک عمومی. - اد. چهارم، کلیشه ای. - م.: فیزمتلیت; انتشارات MIPT، 2004. - T. III. برق. - 656 s. - شابک 5-9221-0227-3; شابک 5-89155-086-5.
کوشکین N.I.، شیرکویچ M.G.کتاب راهنمای فیزیک ابتدایی. - م.: علم، 1976.
N. V. Koronovskyمیدان مغناطیسی از گذشته زمین شناسی زمین. مجله آموزشی سوروس، N5، 1996، ص. 56-63

پیوندها

نقشه های جابجایی قطب های مغناطیسی زمین برای دوره 1600 تا 1995

اطلاعات دیگر در مورد موضوع

وارونگی میدان مغناطیسی در تاریخ زمین شناسی زمین
تأثیر معکوس میدان مغناطیسی بر آب و هوا و تکامل حیات روی زمین

بنیاد ویکی مدیا 2010.

ببینید «میدان مغناطیسی زمین» در فرهنگ‌های دیگر چیست:

به فاصله ها؟ 3R= (R= شعاع زمین) تقریباً مربوط به میدان یک توپ مغناطیسی یکنواخت با قدرت میدان است؟ 55 7 A/m (0.70 Oe) در قطب های مغناطیسی زمین و 33.4 A/m (0.42 Oe) در استوای مغناطیسی. در فواصل 3R میدان مغناطیسی... ... فرهنگ لغت دایره المعارفی بزرگ

فضای اطراف کره زمین که در آن نیروی مغناطیس زمین یافت می شود. میدان مغناطیسی زمین با بردار قدرت، تمایل مغناطیسی و میل مغناطیسی مشخص می شود. ادوارت. دیکشنری توضیحی دریایی، 2010 ... دیکشنری دریایی

میدان مغناطیسی زمین- - [Ya.N.Luginsky، M.S.Fezi Zhilinskaya، Yu.S.Kabirov. فرهنگ لغت انگلیسی-روسی مهندسی برق و مهندسی قدرت، مسکو، 1999] موضوعات مهندسی برق، مفاهیم اساسی EN میدان مغناطیسی زمین ... راهنمای مترجم فنی

100 راز بزرگ زمین ولکوف الکساندر ویکتورویچ

میدان مغناطیسی زمین چگونه به وجود می آید؟

اگر زمین میدان مغناطیسی نداشت، هم خود و هم دنیای موجودات زنده ساکن در آن کاملاً متفاوت به نظر می رسید. مگنتوسفر، مانند یک صفحه محافظ بزرگ، از سیاره در برابر تشعشعات کیهانی محافظت می کند که دائماً آن را بمباران می کند. قدرت جریان ذرات باردار که نه تنها از خورشید، بلکه از دیگر اجرام آسمانی ساطع می‌شوند را می‌توان بر اساس نحوه تغییر شکل میدان مغناطیسی زمین قضاوت کرد. به عنوان مثال، تحت فشار باد خورشیدی، خطوط میدان در سمت رو به خورشید به زمین فشرده می شوند و در طرف مقابل مانند دم دنباله دار بال می زنند. همانطور که مشاهدات نشان می دهد، مگنتوسفر 70-80 هزار کیلومتر به سمت خورشید و میلیون ها کیلومتر در جهت مخالف آن گسترش می یابد.

این صفحه نمایش در جایی که کمترین تغییر شکل را دارد، در جایی که به موازات سطح زمین قرار دارد یا کمی متمایل به آن است: نزدیک خط استوا یا در عرض های جغرافیایی معتدل، عملکردهای خود را با اطمینان بیشتری انجام می دهد. اما نزدیکتر به قطب ها، نقص هایی در آن کشف می شود. تابش کیهانی به سطح زمین نفوذ می کند و با برخورد در یونوسفر با ذرات باردار (یون) پوسته هوا، یک اثر رنگارنگ ایجاد می کند - فلاش های شفق. اگر این صفحه وجود نداشت، تشعشعات کیهانی به طور مداوم به سطح سیاره نفوذ می کرد و باعث جهش در میراث ژنتیکی موجودات زنده می شد. آزمایشات آزمایشگاهی همچنین نشان می دهد که عدم وجود مغناطیس زمینی بر شکل گیری و رشد بافت های زنده تأثیر منفی می گذارد.

اسرار میدان مغناطیسی زمین ارتباط نزدیکی با منشا آن دارد. سیاره ما اصلا شبیه آهنربای میله ای نیست. میدان مغناطیسی آن بسیار پیچیده تر است. نظریه های مختلفی وجود دارد که توضیح می دهد چرا زمین این میدان را دارد. در واقع، برای وجود آن، یکی از دو شرط باید برآورده شود: یا یک "آهنربای" عظیم در داخل سیاره وجود دارد - نوعی جسم مغناطیسی (برای مدت طولانی دانشمندان چنین معتقد بودند)، یا یک جریان الکتریکی در آنجا جریان می یابد. .

اخیراً محبوب ترین نظریه "دینامو" زمینی است. در اواسط دهه 1940، توسط فیزیکدان شوروی Ya.I پیشنهاد شد. فرنکل. بیش از 90 درصد میدان مغناطیسی زمین به دلیل عملکرد این "دینامو" ایجاد می شود. قسمت باقی مانده توسط مواد معدنی مغناطیسی موجود در پوسته زمین ایجاد می شود.

مدل کامپیوتری میدان مغناطیسی زمین

میدان مغناطیسی زمین چگونه به وجود می آید؟ در فاصله تقریبی 2900 کیلومتری از سطح آن، هسته زمین آغاز می شود - آن منطقه از سیاره که محققان هرگز نمی توانند به آن دست یابند. هسته از دو بخش تشکیل شده است: یک هسته داخلی جامد که تحت فشار 2 میلیون اتمسفر فشرده شده و عمدتاً حاوی آهن است و یک قسمت بیرونی مذاب که رفتار بسیار آشفته ای دارد. این مذاب آهن و نیکل دائما در حال حرکت است. میدان مغناطیسی به دلیل جریان های همرفتی در هسته بیرونی ایجاد می شود. این جریان ها با اختلاف دمای قابل توجه بین هسته جامد داخلی زمین و گوشته حفظ می شوند.

قسمت داخلی هسته سریعتر از قسمت بیرونی می چرخد و نقش روتور را بازی می کند - قسمت دوار ژنراتور الکتریکی، در حالی که قسمت بیرونی نقش استاتور (قسمت ثابت آن) را بازی می کند. جریان الکتریکی در ماده مذاب هسته بیرونی برانگیخته می شود که به نوبه خود میدان مغناطیسی قدرتمندی ایجاد می کند. این اصل یک دینام است. به عبارت دیگر، هسته زمین یک آهنربای الکتریکی عظیم است. خطوط نیروی میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط آن از ناحیه یک قطب زمین شروع می شود و در ناحیه قطب دیگر پایان می یابد. شکل و شدت این خطوط متفاوت است.

دانشمندان بر این باورند که میدان مغناطیسی زمین در زمانی به وجود آمده است که شکل گیری این سیاره به تازگی در حال انجام بود. شاید خورشید نقش تعیین کننده ای داشت. این "دینامو" طبیعی را راه اندازی کرد که امروز نیز به کار خود ادامه می دهد.

هسته توسط یک گوشته احاطه شده است. لایه های زیرین آن تحت فشار زیادی قرار دارند و تا دمای بسیار بالا گرم می شوند. در مرز جداکننده گوشته و هسته، فرآیندهای تبادل حرارت شدید رخ می دهد. انتقال حرارت نقش کلیدی دارد. گرما از هسته گرم زمین به سمت گوشته سردتر جریان می یابد و این بر جریان های همرفتی در خود هسته تأثیر می گذارد و آنها را تغییر می دهد.

برای مثال، در مناطق فرورانش، بخش‌هایی از بستر دریا در عمق زمین فرو می‌روند و تقریباً به مرز جداکننده گوشته و هسته می‌رسند. این تکه‌های صفحات لیتوسفری که برای ذوب شدن در روده‌های سیاره فرستاده شده‌اند، به‌طور محسوسی سردتر از قسمتی از گوشته هستند که در آن به پایان رسیدند. آنها نواحی اطراف گوشته را خنک می کنند و گرما از هسته زمین شروع به جاری شدن در اینجا می کند. این روند بسیار طولانی است. محاسبات نشان می دهد که گاهی اوقات تنها پس از صدها میلیون سال است که دمای مناطق سرد شده گوشته برابر می شود.

به نوبه خود، ماده داغ که به شکل فواره های عظیم از مرز جداکننده گوشته و هسته بالا می آید، به سطح سیاره می رسد. این گردش ماده، این فرآیندهای پیچیده جریان بالا و پایین، بر روی «بالابر زمین» از ماده گرم یا بسیار سرد، بدون شک بر عملکرد «دینامو» طبیعی تأثیر می‌گذارد. دیر یا زود ریتم معمول خود را از دست می دهد و سپس میدان مغناطیسی ایجاد شده شروع به تغییر می کند. مدل‌های کامپیوتری نشان می‌دهند که هر از گاهی همه چیز می‌تواند با تغییر در قطب‌های مغناطیسی به پایان برسد.

هیچ چیز غیرعادی در مورد این معکوس شدن قطب ها وجود ندارد. این اغلب در تاریخ سیاره ما اتفاق افتاده است. با این حال، دوره هایی وجود داشت که تغییر قطب متوقف شد. به عنوان مثال، در دوره کرتاسه تقریباً 40 میلیون سال مکان خود را تغییر ندادند.

محققان فرانسوی به رهبری فرانسوا پترلی در تلاش برای توضیح این پدیده، توجه را به موقعیت قاره ها نسبت به خط استوا جلب کردند. معلوم شد که هر چه قاره ها در یکی از نیمکره های زمین بیشتر باشد، میدان مغناطیسی آن بیشتر تغییر جهت می دهد. اگر برعکس، قاره ها به طور متقارن نسبت به استوا قرار گیرند، میدان مغناطیسی برای میلیون ها سال پایدار می ماند.

بنابراین، شاید موقعیت قاره ها بر جریان های همرفتی در قسمت بیرونی هسته تأثیر می گذارد؟ در این مورد، این نفوذ از طریق مناطق فرورانش رخ می دهد. هنگامی که تقریباً تمام قاره ها در یک نیمکره باشند، مناطق فرورانش بیشتری وجود خواهد داشت. پوسته عظیم و سرد همچنان به سمت مرز جداکننده گوشته و هسته فرو می رود و در آنجا انباشته می شود. تراکم ناشی از آن بدون شک تبادل حرارت بین گوشته و هسته را مختل می کند. مدل کامپیوتری نشان می دهد که جریان های همرفتی در هسته بیرونی نیز به همین دلیل جابجا می شوند. اکنون آنها نیز نسبت به خط استوا نامتقارن هستند. بدیهی است که با چنین ترتیبی، "دینامو" زمینی راحت تر از بین می رود. او مانند فردی است که روی یک پا ایستاده و آماده است با یک فشار خفیف تعادل خود را از دست بدهد. بنابراین میدان مغناطیسی ناگهان "واژگون می شود".

بنابراین، بسیار محتمل است که تغییر قطب های مغناطیسی تحت تأثیر فرآیندهای تکتونیکی رخ داده در سیاره ما و مهمتر از همه، حرکت قاره ها باشد. تحقیقات بیشتر دیرینه مغناطیسی می تواند این موضوع را روشن کند.در هر صورت، دانشمندان روز به روز در حال کشف حقایق بیشتری هستند که نشان می دهد ارتباط خاصی بین حرکت صفحات لیتوسفر در سطح زمین و "دینامو" که میدان مغناطیسی زمین را ایجاد می کند و در آن قرار دارد وجود دارد. در مرکز این سیاره

این متن یک قسمت مقدماتی است.

انسان میدان مغناطیسی زمین را نمی‌بیند و نمی‌شنود، اما این میدان نیروی نامرئی سیاره ما را در حلقه‌هایی احاطه کرده است که ده‌ها هزار کیلومتر در فضا امتداد دارند. اگر متوجه آن نباشیم، به این معنا نیست که بدن ما آن را احساس نمی کند. ما آنقدر به میدان مغناطیسی زمین عادت کرده ایم که آن را بدیهی می دانیم.

اما حیوانات به طور فعال از خواص میدان مغناطیسی استفاده می کنند. پرندگان، خفاش ها، زنبورها، ماهی ها (مانند ماهی قزل آلا)، لاک پشت های دریایی و بسیاری از موجودات دیگر از آن برای حرکت در فضا استفاده می کنند.

منشاء عمیق

میدان مغناطیسی زمین توسط توده های آهن و نیکل مایع ایجاد می شود که به صورت دایره ای می چرخند. هسته با گرمای حفظ شده از تشکیل زمین و گرمای حاصل از فروپاشی عناصر رادیواکتیو تا حدود 5000 درجه سانتیگراد گرم می شود. با وجود دماهای بالا، ترکیب سرد شدن آهسته و فشار قوی از بالا منجر به این واقعیت شده است که نواحی مرکزی هسته جامد شده و توده های مایع به صورت گردابی در اطراف آنها می چرخند.

این لایه مایع است که میدان مغناطیسی را ایجاد می کند. گردش زمین و جریان های همرفتی، جریان های الکتریکی دایره ای قوی در آن ایجاد می کند که تقریباً موازی با خط استوای زمین است. پدیده ای که به عنوان اثر دینام شناخته می شود، میدان مغناطیسی و همچنین قطب های مغناطیسی سطح را در نزدیکی جایی که محور چرخش زمین را قطع می کند، در زوایای قائم نگه می دارد.

از آنجایی که میدان توسط فرآیندهای دینامیکی ایجاد می شود، بسیار ناپایدار است و در جهت چرخش در نوسان است که منجر به جابجایی قطب ها به میزان ده ها کیلومتر در سال می شود. ملوانانی که از قطب نماهای مغناطیسی برای ناوبری استفاده می کنند باید در نظر داشته باشند که ابزار آنها به زمین اشاره می کند نه در کانادا، مانند قبل، بلکه در اقیانوس منجمد شمالی، و به طور فزاینده ای به خاک روسیه نزدیک تر است.

پوشش گسترده

میدان مغناطیسی از منبع خود در مرکز زمین در فاصله بسیار زیادی گسترش می یابد. اغلب به عنوان خطوط نیرو نشان داده می شود که می تواند با قدرت و جهت میدان در مکان های مختلف تعیین شود. خطوط نیرو از قطب‌های مغناطیسی بیرون می‌آیند و بین آن‌ها حلقه‌های نسبتاً موازی با سطح زمین تشکیل می‌دهند.

یکی از "عملکردهای" اصلی این سیستم محافظت از سیاره ما در برابر تشعشعات کیهانی است. زمین در مسیر باد خورشیدی قرار دارد، جریانی از ذرات باردار الکتریکی که از خورشید در همه جهات ساطع می شوند. اگر این ذرات وارد جو زمین شوند به سلول های زنده آسیب می رسانند. خوشبختانه، آنها دارای بار الکتریکی هستند، بنابراین هنگامی که با میدان مغناطیسی مواجه می شوند، دفع می کنند و جهت را تغییر می دهند و در امتداد خطوط نیروی موازی با سطح زمین پرواز می کنند.

تسمه های تشعشعی

ذرات پرانرژی می توانند در مناطق بزرگ حلقوی بین خطوط میدان مغناطیسی زمین بیفتند. دو توری عظیم اطراف آن، کمربندهای تشعشعی ون آلن نامیده می‌شوند که به افتخار دانشمند فضایی پیشگام جیمز ون آلن نامگذاری شده‌اند. کمربند داخلی تقریباً در ارتفاع یک شعاع زمین (6378 کیلومتر) و کمربند بیرونی تقریباً در پنج شعاع قرار دارد. در این مناطق، ذرات باردار انباشته می شوند و توسط یک میدان مغناطیسی حفظ می شوند و آنهایی که فرار می کنند با ذرات دیگری جایگزین می شوند.

فرم مغناطیسی

جنبه های دیگری از تعامل بین میدان مغناطیسی زمین و باد خورشیدی وجود دارد. باد حامل آثاری از میدان مغناطیسی خورشید است که بر شکل مگنتوسفر زمین تأثیر می گذارد و آن را در سمت خورشید فشرده می کند و آن را به سمت دم مغناطیسی بلندی در سمت مقابل می کشد. بسته به قدرت باد در مراحل مختلف چرخه خورشیدی، اندازه مغناطیس کره زمین و موقعیت مناطقی مانند کمربند ون آلن می تواند بسیار متفاوت باشد.

چشمگیرترین اثر این پدیده ها در فضای نزدیک به زمین شفق های شمالی و جنوبی است. اغلب، رویدادهای شفق قطبی ناشی از فعل و انفعالات پیچیده بین میدان مغناطیسی خورشیدی و مگنتوسفر زمین است که با فعالیت روی خورشید چند روز قبل مرتبط است. هنگامی که ذرات نزدیک به اتم ها و مولکول های گاز کمیاب در اتمسفر فوقانی برخورد می کنند، انرژی به رنگ های مشخص از خود ساطع می کنند: اتم های اکسیژن معمولاً قرمز و سبز هستند و مولکول های نیتروژن معمولاً صورتی و بنفش هستند.

وارونگی میدانی

از آنجایی که فلزات موجود در هسته زمین در یک دایره با سرعت های متفاوت حرکت می کنند، قدرت میدان مغناطیسی نیز متفاوت است. جهت چرخش هسته را می توان معکوس کرد و باعث وارونگی قطب مغناطیسی می شود، به این معنی که قطب های مغناطیسی شمال و جنوب زمین برای مدتی، شاید چندین هزار سال، مکان خود را تغییر می دهند.

یک مگنتوگرام از کف اقیانوس زمین امکان بازسازی تاریخ باستانی وارونگی قطب های مغناطیسی را در یک دوره بیش از ده ها میلیون سال فراهم می کند. با این حال، آنها یک الگوی واضح نشان نمی دهند: گاهی اوقات بسیاری از وارونگی های کامل قطب تنها در چند میلیون سال رخ می دهد، در حالی که دوره های دیگر با ثبات طولانی مدت مشخص می شوند. دانشمندان نمی دانند چه چیزی باعث این ناسازگاری می شود. آیا این نتیجه طبیعی حرکت بی نظم جریان ها در هسته است یا به دلایل دیگری، شاید حرکت صفحات لیتوسفر یا برخوردهای قوی از فضا، ایجاد می شود؟

برخی از دانشمندان بر این باورند که تغییر مجدد قطب های مغناطیسی اجتناب ناپذیر است، اما شواهد کمی برای این فرضیه وجود دارد. در واقع، در طول یک قرن و نیم گذشته، قدرت میدان مغناطیسی 10٪ کاهش یافته است، اما این مقدار در محدوده طبیعی است و نشانه مطلق تغییرات سریع جهانی نیست.

تغییرات را تجربه کنید

حتی اگر واژگونی قطب اتفاق بیفتد، دلیل بسیار کمی برای پیش بینی آخرالزمان وجود دارد. زندگی روی زمین (از جمله اجداد مستقیم ما) چنین رویدادهایی را تجربه کرد. یعنی در این دوره ها میدان مغناطیسی به طور کامل ناپدید نمی شود و سطح در معرض تشعشعات خطرناک کیهانی قرار نمی گیرد.

منشا دینامیکی میدان مغناطیسی زمین است که آن را قوی می کند. سایر سیارات درونی منظومه شمسی میدان ضعیف تری دارند یا اصلا میدان ندارند. در بیشتر موارد، این به این دلیل است که هسته آنها سخت شده و میدان مغناطیسی را ضعیف کرده است. در آینده ای دور، میدان مغناطیسی زمین نیز ممکن است به میزان قابل توجهی ضعیف شود.

رای داد تشکر!

شما ممکن است علاقه مند باشید:

بیایید با هم بفهمیم میدان مغناطیسی چیست. به هر حال، بسیاری از مردم تمام عمر خود را در این زمینه زندگی می کنند و حتی به آن فکر نمی کنند. وقت آن است که آن را درست کنید!

یک میدان مغناطیسی

یک میدان مغناطیسی- نوع خاصی از ماده. این خود را در عمل بر روی بارهای الکتریکی متحرک و اجسامی که دارای گشتاور مغناطیسی خاص خود هستند (آهنربای دائمی) نشان می دهد.

مهم: میدان مغناطیسی بر بارهای ثابت تأثیر نمی گذارد! یک میدان مغناطیسی نیز با حرکت بارهای الکتریکی، یا توسط یک میدان الکتریکی متغیر با زمان، یا توسط گشتاورهای مغناطیسی الکترون ها در اتم ها ایجاد می شود. یعنی هر سیمی که جریان از آن عبور کند آهنربا هم می شود!

جسمی که میدان مغناطیسی خاص خود را دارد.

آهنربا دارای قطب هایی به نام شمال و جنوب است. عناوین "شمال" و "جنوب" فقط برای راحتی داده شده اند (مانند "به علاوه" و "منهای" در برق).

میدان مغناطیسی با نشان داده می شود خطوط برق مغناطیسی. خطوط نیرو پیوسته و بسته هستند و جهت آنها همیشه با جهت عمل نیروهای میدانی منطبق است. اگر براده های فلزی در اطراف آهنربای دائمی پراکنده شوند، ذرات فلز تصویر واضحی از خطوط میدان مغناطیسی را نشان می دهند که از قطب شمال خارج شده و وارد قطب جنوب می شوند. ویژگی گرافیکی یک میدان مغناطیسی - خطوط نیرو.

ویژگی های میدان مغناطیسی

ویژگی های اصلی میدان مغناطیسی عبارتند از القای مغناطیسی, شار مغناطیسیو نفوذپذیری مغناطیسی. اما بیایید در مورد همه چیز به ترتیب صحبت کنیم.

اجازه دهید بلافاصله توجه داشته باشیم که تمام واحدهای اندازه گیری در سیستم داده شده است SI.

القای مغناطیسی ب - کمیت فیزیکی برداری، که مشخصه نیروی اصلی میدان مغناطیسی است. با حرف مشخص شده است ب . واحد اندازه گیری القای مغناطیسی - تسلا (T).

القای مغناطیسی با تعیین نیرویی که بر یک بار وارد می کند، نشان می دهد که میدان چقدر قوی است. این نیرو نامیده می شود نیروی لورنتس.

اینجا q - شارژ، v - سرعت آن در میدان مغناطیسی، ب - القاء، اف - نیروی لورنتس که میدان با آن بر روی بار عمل می کند.

اف- کمیت فیزیکی برابر حاصلضرب القای مغناطیسی توسط مساحت مدار و کسینوس بین بردار القاء و نرمال به صفحه مداری که شار از آن عبور می کند. شار مغناطیسی یک مشخصه اسکالر میدان مغناطیسی است.

می توان گفت که شار مغناطیسی تعداد خطوط القای مغناطیسی را مشخص می کند که در یک واحد سطح نفوذ می کنند. شار مغناطیسی در اندازه گیری می شود Weberach (Wb).

نفوذپذیری مغناطیسی- ضریب تعیین کننده خواص مغناطیسی محیط. یکی از پارامترهایی که القای مغناطیسی میدان به آن بستگی دارد نفوذپذیری مغناطیسی است.

سیاره ما برای چندین میلیارد سال یک آهنربای بزرگ بوده است. القای میدان مغناطیسی زمین بسته به مختصات متفاوت است. در خط استوا تقریباً 3.1 ضربدر 10 به منهای توان پنجم تسلا است. علاوه بر این، ناهنجاری های مغناطیسی وجود دارد که در آن مقدار و جهت میدان به طور قابل توجهی با مناطق همسایه متفاوت است. برخی از بزرگترین ناهنجاری های مغناطیسی در این سیاره - کورسکو ناهنجاری های مغناطیسی برزیل.

منشا میدان مغناطیسی زمین هنوز برای دانشمندان یک راز باقی مانده است. فرض بر این است که منبع میدان، هسته فلزی مایع زمین است. هسته در حال حرکت است، به این معنی که آلیاژ آهن و نیکل مذاب در حال حرکت است و حرکت ذرات باردار جریان الکتریکی است که میدان مغناطیسی را ایجاد می کند. مشکل اینجاست که این نظریه ( ژئودینامو) توضیح نمی دهد که چگونه فیلد ثابت نگه داشته می شود.

زمین یک دوقطبی مغناطیسی عظیم است.قطب های مغناطیسی با قطب های جغرافیایی منطبق نیستند، اگرچه در مجاورت یکدیگر قرار دارند. علاوه بر این، قطب های مغناطیسی زمین حرکت می کنند. جابجایی آنها از سال 1885 ثبت شده است. به عنوان مثال، در طول صد سال گذشته، قطب مغناطیسی در نیمکره جنوبی تقریباً 900 کیلومتر جابجا شده است و اکنون در اقیانوس جنوبی قرار دارد. قطب نیمکره قطب شمال در حال حرکت از طریق اقیانوس منجمد شمالی به سمت ناهنجاری مغناطیسی سیبری شرقی است؛ سرعت حرکت آن (طبق داده های سال 2004) حدود 60 کیلومتر در سال بود. اکنون شتاب حرکت قطب ها وجود دارد - به طور متوسط سرعت 3 کیلومتر در سال در حال افزایش است.

میدان مغناطیسی زمین برای ما چه اهمیتی دارد؟اول از همه، میدان مغناطیسی زمین از سیاره در برابر پرتوهای کیهانی و باد خورشیدی محافظت می کند. ذرات باردار از اعماق فضا مستقیماً به زمین نمی افتند، بلکه توسط یک آهنربای غول پیکر منحرف می شوند و در امتداد خطوط نیروی آن حرکت می کنند. بنابراین، همه موجودات زنده از تشعشعات مضر محافظت می شوند.

چندین رویداد در طول تاریخ زمین رخ داده است. وارونگی ها(تغییرات) قطب های مغناطیسی. وارونگی قطب- این زمانی است که آنها مکان خود را تغییر می دهند. آخرین باری که این پدیده رخ داده حدود 800 هزار سال پیش بوده و در مجموع بیش از 400 وارونگی ژئومغناطیسی در تاریخ زمین رخ داده است.برخی از دانشمندان معتقدند با توجه به شتاب مشاهده شده حرکت قطب های مغناطیسی، قطب بعدی باید انتظار وارونگی در چند هزار سال آینده را داشت.

خوشبختانه در قرن ما هنوز تغییر قطب انتظار نمی رود. این بدان معنی است که شما می توانید با در نظر گرفتن ویژگی ها و ویژگی های اصلی میدان مغناطیسی به چیزهای خوشایند فکر کنید و از زندگی در میدان ثابت خوب قدیمی زمین لذت ببرید. و برای اینکه بتوانید این کار را انجام دهید، نویسندگان ما هستند که می توانید با اطمینان بخشی از مشکلات آموزشی را با اطمینان به آنها بسپارید! دوره های آموزشی حقوق بین الملل و ملی و انواع دیگر کارها را می توانید با استفاده از لینک سفارش دهید.

یک میدان مغناطیسی

یک میدان مغناطیسی- نوع خاصی از ماده. این خود را در عمل بر روی بارهای الکتریکی متحرک و اجسامی که دارای گشتاور مغناطیسی خاص خود هستند (آهنربای دائمی) نشان می دهد.

جسمی که میدان مغناطیسی خاص خود را دارد.

ویژگی های میدان مغناطیسی

اجازه دهید بلافاصله توجه داشته باشیم که تمام واحدهای اندازه گیری در سیستم داده شده است SI.

اینجا q - شارژ، v - سرعت آن در میدان مغناطیسی، ب - القاء، اف - نیروی لورنتس که میدان با آن بر روی بار عمل می کند.

خوشبختانه در قرن ما هنوز تغییر قطب انتظار نمی رود. این بدان معنی است که شما می توانید با در نظر گرفتن ویژگی ها و ویژگی های اصلی میدان مغناطیسی به چیزهای خوشایند فکر کنید و از زندگی در میدان ثابت خوب قدیمی زمین لذت ببرید. و برای اینکه بتوانید این کار را انجام دهید، نویسندگان ما هستند که می توانید با اطمینان بخشی از مشکلات آموزشی را با اطمینان به آنها بسپارید! و انواع کارهای دیگر که می توانید با استفاده از لینک سفارش دهید.