Cum funcționează câmpul magnetic al pământului? Câmp magnetic Ce determină modificarea câmpului geomagnetic al pământului
Să înțelegem împreună ce este un câmp magnetic. La urma urmei, mulți oameni trăiesc în acest domeniu toată viața și nici măcar nu se gândesc la asta. Este timpul să o reparăm!
Câmp magnetic
Câmp magnetic- un tip special de materie. Se manifestă prin acțiunea asupra sarcinilor electrice în mișcare și a corpurilor care au propriul moment magnetic (magneți permanenți).
Important: câmpul magnetic nu afectează sarcinile staționare! Un câmp magnetic este creat și prin mișcarea sarcinilor electrice sau prin modificarea în timp câmp electric, sau momentele magnetice ale electronilor din atomi. Adică orice fir prin care trece curent devine și el magnet!
Un corp care are propriul său câmp magnetic.
Un magnet are poli numiti nord si sud. Denumirile „nord” și „sud” sunt date doar pentru comoditate (cum ar fi „plus” și „minus” în electricitate).
Câmpul magnetic este reprezentat de linii electrice magnetice. Liniile de forță sunt continue și închise, iar direcția lor coincide întotdeauna cu direcția de acțiune a forțelor câmpului. Dacă în jur magnet permanentîmprăștiați așchii de metal, particulele de metal vor arăta o imagine clară liniile electrice câmp magnetic, părăsind nordul și intrând în polul sud. Caracteristica grafică a unui câmp magnetic - linii de forță.
Caracteristicile câmpului magnetic
Principalele caracteristici ale câmpului magnetic sunt inducție magnetică, flux magneticŞi permeabilitatea magnetică. Dar să vorbim despre totul în ordine.
Să observăm imediat că toate unitățile de măsură sunt date în sistem SI.
Inductie magnetica B – vector mărime fizică, care este principala forță caracteristică câmpului magnetic. Notat prin scrisoare B . Unitatea de măsură a inducției magnetice – Tesla (T).
Inducția magnetică arată cât de puternic este câmpul prin determinarea forței pe care o exercită asupra unei sarcini. Această forță se numește forța Lorentz.
Aici q - taxa, v - viteza sa într-un câmp magnetic, B - inducție, F - Forța Lorentz cu care câmpul acționează asupra sarcinii.
F– o mărime fizică egală cu produsul inducției magnetice prin aria circuitului și cosinusul dintre vectorul de inducție și normala la planul circuitului prin care trece fluxul. Fluxul magnetic este o caracteristică scalară a unui câmp magnetic.
Putem spune că fluxul magnetic caracterizează numărul de linii de inducție magnetică care pătrund într-o unitate de suprafață. Fluxul magnetic se măsoară în Weberach (Wb).
Permeabilitatea magnetică– determinarea coeficientului proprietăți magnetice mediu. Unul dintre parametrii de care depinde inducerea magnetică a unui câmp este permeabilitatea magnetică.
Planeta noastră a fost un magnet imens de câteva miliarde de ani. Inducerea câmpului magnetic al Pământului variază în funcție de coordonate. La ecuator este de aproximativ 3,1 ori 10 la minus a cincea putere a lui Tesla. În plus, există anomalii magnetice în care valoarea și direcția câmpului diferă semnificativ de zonele învecinate. Unele dintre cele mai mari anomalii magnetice de pe planetă - KurskŞi Anomalii magnetice braziliene.
Originea câmpului magnetic al Pământului rămâne încă un mister pentru oamenii de știință. Se presupune că sursa câmpului este miezul de metal lichid al Pământului. Miezul se mișcă, ceea ce înseamnă că aliajul topit fier-nichel se mișcă, iar mișcarea particulelor încărcate este curentul electric care generează câmpul magnetic. Problema este că această teorie ( geodinam) nu explică modul în care câmpul este menținut stabil.
Pământul este un uriaș dipol magnetic. Polii magnetici nu coincid cu cei geografici, desi sunt in imediata apropiere. În plus, polii magnetici ai Pământului se mișcă. Deplasarea lor a fost înregistrată din 1885. De exemplu, în ultima sută de ani, polul magnetic din emisfera sudică s-a deplasat cu aproape 900 de kilometri și este acum situat în Oceanul de Sud. Polul emisferei arctice se deplasează prin Oceanul Arctic până în anomalia magnetică din Siberia de Est, viteza sa de mișcare (conform datelor din 2004) a fost de aproximativ 60 de kilometri pe an. Acum există o accelerare a mișcării polilor - în medie, viteza crește cu 3 kilometri pe an.
Care este semnificația câmpului magnetic al Pământului pentru noi?În primul rând, câmpul magnetic al Pământului protejează planeta de razele cosmice și vântul solar. Particulele încărcate din spațiul adânc nu cad direct pe pământ, ci sunt deviate de un magnet gigant și se mișcă de-a lungul liniilor sale de forță. Astfel, toate lucrurile vii sunt protejate de radiațiile dăunătoare.
De-a lungul istoriei Pământului au avut loc mai multe evenimente. inversiuni(ture) poli magnetici. inversarea polului- aici se schimbă locul. Ultima dată când a avut loc acest fenomen a fost acum aproximativ 800 de mii de ani, iar în total au existat peste 400 de inversiuni geomagnetice în istoria Pământului Unii oameni de știință cred că, având în vedere accelerația observată a mișcării polilor magnetici, următorul pol. inversarea ar trebui să fie așteptată în următoarele două mii de ani.
Din fericire, încă nu se așteaptă o schimbare a polului în secolul nostru. Aceasta înseamnă că vă puteți gândi la lucruri plăcute și vă puteți bucura de viață în câmpul constant bun al Pământului, având în vedere proprietățile și caracteristicile de bază ale câmpului magnetic. Și ca să poți face asta, există autorii noștri, cărora le poți încredința cu încredere unele dintre necazurile educaționale! și alte tipuri de lucrări puteți comanda folosind link-ul.
Conform ideilor moderne, s-a format acum aproximativ 4,5 miliarde de ani, iar din acel moment planeta noastră a fost înconjurată de un câmp magnetic. Tot ce este pe Pământ, inclusiv oamenii, animalele și plantele, este afectat de acesta.
Câmpul magnetic se extinde până la o altitudine de aproximativ 100.000 km (Fig. 1). Devia sau captează particulele vântului solar care sunt dăunătoare tuturor organismelor vii. Aceste particule încărcate formează centura de radiații a Pământului și întreaga regiune a spațiului apropiat Pământului în care se află se numește magnetosferă(Fig. 2). Pe partea luminată a Pământului, magnetosfera este limitată suprafata sferica cu o rază de aproximativ 10-15 raze Pământului, iar cu partea opusă se extinde ca coada unei comete pe o distanță de până la câteva mii de raze Pământului, formând o coadă geomagnetică. Magnetosfera este separată de câmpul interplanetar printr-o regiune de tranziție.
Polii magnetici ai Pământului
Axa magnetului pământului este înclinată față de axa de rotație a pământului cu 12°. Este situat la aproximativ 400 km de centrul Pământului. Punctele în care această axă intersectează suprafața planetei sunt poli magnetici. Polii magnetici ai Pământului nu coincid cu adevărații poli geografici. În prezent, coordonatele polilor magnetici sunt următoarele: nord - 77° latitudine nordică. şi 102°V; sudic - (65° S și 139° E).
Orez. 1. Structura câmpului magnetic al Pământului
Orez. 2. Structura magnetosferei
Se numesc linii de forță care circulă de la un pol magnetic la altul meridiane magnetice. Între meridianele magnetice și geografice se formează un unghi, numit declinație magnetică. Fiecare loc de pe Pământ are propriul unghi de declinare. În zona Moscovei, unghiul de declinare este de 7° spre est, iar în Yakutsk este de aproximativ 17° spre vest. Aceasta înseamnă că capătul nordic al acului busolei la Moscova deviază cu T la dreapta meridianului geografic care trece prin Moscova, iar în Yakutsk - cu 17° la stânga meridianului corespunzător.
Un ac magnetic suspendat liber este situat orizontal doar pe linia ecuatorului magnetic, care nu coincide cu cea geografică. Dacă vă deplasați la nord de ecuatorul magnetic, capătul nordic al acului va coborî treptat. Se numește unghiul format de un ac magnetic și un plan orizontal înclinare magnetică. La polii magnetici nord și sud, înclinația magnetică este cea mai mare. Este egal cu 90°. La Polul Nord Magnetic, un ac magnetic suspendat liber va fi instalat vertical cu capătul nordic în jos, iar la Polul Sud magnetic se va coborî capătul sudic. Astfel, acul magnetic arată direcția liniilor câmpului magnetic deasupra suprafeței pământului.
În timp, poziția polilor magnetici în raport cu suprafața pământului se modifică.
Polul magnetic a fost descoperit de exploratorul James C. Ross în 1831, la sute de kilometri de locația sa actuală. În medie, se deplasează 15 km într-un an. ÎN ultimii ani viteza de deplasare a polilor magnetici a crescut brusc. De exemplu, Polul Nord Magnetic se deplasează în prezent cu o viteză de aproximativ 40 km pe an.
Se numește inversarea polilor magnetici ai Pământului inversarea câmpului magnetic.
De-a lungul istoriei geologice a planetei noastre, câmpul magnetic al Pământului și-a schimbat polaritatea de peste 100 de ori.
Câmpul magnetic este caracterizat de intensitate. În unele locuri de pe Pământ, liniile câmpului magnetic deviază de la câmpul normal, formând anomalii. De exemplu, în zona anomaliei magnetice Kursk (KMA), intensitatea câmpului este de patru ori mai mare decât în mod normal.
Există variații zilnice ale câmpului magnetic al Pământului. Motivul acestor modificări în câmpul magnetic al Pământului este curenții electrici care curg în atmosferă la altitudini mari. Sunt cauzate de radiația solară. Sub influența vântului solar, câmpul magnetic al Pământului este distorsionat și capătă o „dâră” în direcția Soarelui, care se întinde pe sute de mii de kilometri. Cauza principală a vântului solar, după cum știm deja, este ejecțiile enorme de materie din coroana solară. Pe măsură ce se deplasează spre Pământ, se transformă în nori magnetici și duc la perturbări puternice, uneori extreme, pe Pământ. Perturbații deosebit de puternice ale câmpului magnetic al Pământului - furtuni magnetice. Unele furtuni magnetice încep brusc și aproape simultan pe întregul Pământ, în timp ce altele se dezvoltă treptat. Acestea pot dura câteva ore sau chiar zile. Furtunile magnetice apar adesea la 1-2 zile după o erupție solară din cauza trecerii Pământului printr-un flux de particule ejectate de Soare. Pe baza timpului de întârziere, viteza unui astfel de flux corpuscular este estimată la câteva milioane de km/h.
În timpul puternic furtuni magnetice funcționarea normală a telegrafului, telefonului și radioului este perturbată.
Furtunile magnetice sunt adesea observate la latitudinea 66-67° (în zona aurorelor) și apar concomitent cu aurorele.
Structura câmpului magnetic al Pământului variază în funcție de latitudinea zonei. Permeabilitatea câmpului magnetic crește spre poli. Peste regiunile polare, liniile câmpului magnetic sunt mai mult sau mai puțin perpendiculare pe suprafața pământului și au o configurație în formă de pâlnie. Prin ele, o parte din vântul solar din partea zilei pătrunde în magnetosferă și apoi în atmosfera superioară. În timpul furtunilor magnetice, particulele din partea de coadă a magnetosferei se năpustesc aici, atingând limitele atmosferei superioare la latitudinile înalte ale nordului și Emisferele sudice. Aceste particule încărcate sunt cele care provoacă aurorele aici.
Deci, furtunile magnetice și schimbările zilnice ale câmpului magnetic sunt explicate, așa cum am aflat deja, prin radiația solară. Dar care este motivul principal care creează magnetismul permanent al Pământului? Teoretic, a fost posibil să se demonstreze că 99% din câmpul magnetic al Pământului este cauzat de surse ascunse în interiorul planetei. Câmpul magnetic principal este cauzat de surse situate în adâncurile Pământului. Ele pot fi împărțite aproximativ în două grupuri. Partea principală a acestora este asociată cu procese din miezul pământului, unde, datorită mișcărilor continue și regulate ale materiei conductoare de electricitate, se creează un sistem de curenți electrici. Celălalt se datorează faptului că stânci scoarta terestra, magnetizate de câmpul electric principal (câmpul miezului), își creează propriul câmp magnetic, care se însumează cu câmpul magnetic al miezului.
Pe lângă câmpul magnetic din jurul Pământului, există și alte câmpuri: a) gravitaționale; b) electrice; c) termică.
Câmp gravitațional Pământul se numește câmp gravitațional. Este îndreptată de-a lungul unei linii de plumb perpendiculare pe suprafața geoidului. Dacă Pământul ar avea forma unui elipsoid de revoluție și masele ar fi distribuite uniform în el, atunci ar avea un câmp gravitațional normal. Diferența dintre intensitatea câmpului gravitațional real și cea teoretică este o anomalie gravitațională. Compoziția materialului și densitatea diferită a rocilor provoacă aceste anomalii. Dar sunt posibile și alte motive. Ele pot fi explicate prin următorul proces - echilibrul scoarței terestre solide și relativ ușoare pe mantaua superioară mai grea, unde presiunea straturilor de deasupra este egalată. Acești curenți provoacă deformații tectonice, mișcarea plăcilor litosferice și astfel creează macrorelieful Pământului. Gravitația deține atmosfera, hidrosfera, oamenii, animalele de pe Pământ. Gravitația trebuie luată în considerare atunci când se studiază procesele din anvelopa geografică. Termenul " geotropism„sunt mișcările de creștere ale organelor plantelor, care, sub influența forței gravitaționale, asigură întotdeauna direcția verticală de creștere a rădăcinii primare perpendiculară pe suprafața Pământului. Biologia gravitațională folosește plantele ca subiecte experimentale.
Dacă gravitația nu este luată în considerare, este imposibil să se calculeze datele inițiale pentru lansarea rachetelor și nave spațiale, face explorarea gravimetrică a mineralelor și, în cele din urmă, dezvoltarea ulterioară a astronomiei, fizicii și a altor științe este imposibilă.
Întrebarea a apărut întotdeauna, cum funcționează o busolă?
Și astăzi vom vorbi despre un astfel de lucru precum CÂMPUL MAGNETIC AL PĂMÂNTULUI. Și întrucât, din păcate, editorul este limitat în timp și vrem să dăm ceva interesant, vă vom spune despre „magnetismul terestru” folosind mai multe surse diferite.
planetele, cufundate chiar în centru, fiind blocate acolo, iar căldura este furnizată de energia radioactivă pe care o emit. Teoria modernă oferă o explicație complet diferită: partea lichidă a miezului se încălzește, pe măsură ce partea solidă se răcește. Fierul topit în contact cu miezul solid în sine se solidifică treptat și se eliberează căldură. Căldura aceea trebuie să meargă undeva, nu poate dispărea ca o gură de aer cald - sunt mii de kilometri de rocă solidă de jur împrejur. Căldura este transferată în stratul de miez topit, încălzindu-l. S-ar putea să fii surprins de faptul că piesa care intră în contact cu miezul solid se poate răci și solidifica și, în același timp, se poate încălzi în timpul acestui proces de solidificare. Explicația este simplă: fierul topit fierbinte crește pe măsură ce se încălzește. Amintiți-vă de balonul cu aer cald. Când încălziți aerul, acesta crește. Acest lucru se întâmplă pentru că atunci când aerul este încălzit, acesta se extinde, devine mai puțin dens, iar substanțele mai puțin dense plutesc deasupra celor mai dense. Balonul reține aer într-o pungă uriașă de mătase, adesea viu colorată și împodobită cu siglele băncilor sau agențiilor imobiliare și se ridică odată cu aerul. Fierul fierbinte nu este vopsit cu nimic, ci se ridică la fel ca aerul fierbinte, îndepărtându-se de miezul solid. Plutește încet în sus, se răcește și apoi, când devine prea rece, sau mai bine zis rece, începe din nou să se scufunde în adâncuri. Ca urmare, nucleul pământului este în mișcare continuă, încălzindu-se în interior și răcindu-se în exterior. Nu se poate ridica dintr-o dată, adică unele zone ale miezului plutesc, în timp ce altele se scufundă din nou. Acest tip de transfer de căldură circulant se numește convecție.
Potrivit fizicienilor, dacă sunt îndeplinite anumite trei condiții, lichidele în mișcare pot crea un câmp magnetic. În primul rând, lichidul trebuie să conducă curentul electric, iar fierul face acest lucru foarte bine. În al doilea rând, cel puțin un câmp magnetic mic trebuie să fie prezent inițial și există motive întemeiate să credem că Pământul nostru, pe atunci încă foarte tânăr, avea un anumit magnetism personal. În al treilea rând, ceva trebuie să rotească acest fluid, distorsionând câmpul magnetic inițial, iar pentru Pământ o astfel de rotație are loc datorită forței Coriolis, similară forței centrifuge, dar acționând mai slab și rezultată din rotația Pământului în jurul axei sale. În linii mari, rotația distorsionează câmpul magnetic inițial slab, răsucindu-l ca spaghetele pe o furculiță. Magneismul se ridică apoi în vârf, prins de masele plutitoare ale miezului de fier. Ca rezultat al acestei rotații, câmpul magnetic devine mult mai puternic.
Da, într-un fel, poți spune că Pământul se comportă ca și cum ar avea în interior un magnet uriaș, dar în realitate totul este mult mai complicat. Pentru a face imaginea puțin mai specifică, să ne amintim că există cel puțin alți șapte factori care determină prezența unui câmp magnetic pe Pământ. Astfel, unele componente ale scoarței terestre pot fi magneți permanenți. Ca un ac de busolă îndreptat spre nord, ei s-au aliniat treptat cu dinamul geomagnetic mai puternic, întărindu-l și mai mult. În straturile superioare ale atmosferei există un strat de gaz ionizat încărcat. Înainte de inventarea sateliților, ionosfera a jucat un rol esențial în comunicațiile radio: undele radio au sărit de gazul încărcat, mai degrabă decât să scape în spațiu. Ionosfera este în mișcare, iar electricitatea în mișcare creează un câmp magnetic. La o altitudine de aproximativ 15.000 de mile (24.000 km) curge curentul inelar, un strat de particule ionizate de densitate scăzută care formează un tor uriaș. Acest lucru slăbește ușor puterea câmpului magnetic al Pământului.
Următorii doi factori sunt așa-numita magnetopauză și coada magnetică, care au apărut sub influența vântului solar asupra magnetosferei Pământului. Vântul solar este un flux constant de particule emise de Soarele hiperactiv. Magnetopauza este unda de cap a câmpului magnetic al Pământului, care se mișcă împotriva vântului solar, iar coada magnetică este urma acestei unde din partea opusă a planetei, unde propriul câmp magnetic al Pământului „se scurge” în exterior și este, de asemenea, distruse sub influența vântului solar. În plus, vântul solar provoacă un fel de împingere de-a lungul orbitei Pământului, creând o distorsiune suplimentară a liniilor câmpului magnetic, cunoscută sub numele de curent aliniat la câmp în magnetosferă. Și, în sfârșit, există fluxuri aurorale. Aurora boreala, sau aurora boreala, sunt foi incantatoare, misterioase de lumina palida care straluceste pe cerul polar nordic. O performanță similară, aurora australă, poate fi observată în apropierea Polului Sud. Aurorele sunt create de două trupe curent electric, curgând din magnetopauză în coada magnetică. Aceasta, la rândul său, creează noi câmpuri magnetice și doi curenți electrici - vestic și estic.
Deci spui că Pământul este doar un magnet mare? Ei bine, da, iar oceanul este un castron cu apă.
Materialele magnetice găsite în rocile antice indică faptul că din când în când câmpul magnetic al Pământului își schimbă polaritatea, polul magnetic nord devine sud și invers. Acest lucru se întâmplă aproximativ o dată la jumătate de milion de ani, deși nu a fost observat un model strict. Totuși, nimeni nu știe exact de ce se întâmplă acest lucru modele matematice arată că câmpul magnetic al Pământului poate fi orientat la fel de probabil în ambele direcții și niciunul dintre ele nu este stabil. Orice poziție, mai devreme sau mai târziu, își pierde stabilitatea și trece ștafeta celei opuse. Tranzițiile au loc rapid, pe parcursul a aproximativ 5 mii de ani, în timp ce perioadele dintre ele sunt de o sută de ori mai lungi.
Majoritatea planetelor au câmpuri magnetice, iar acest fapt este chiar mai greu de explicat decât câmpul pământului. Mai avem multe de învățat despre magnetismul planetar.
Alfred Wegener
Una dintre cele mai impresionante proprietăți ale planetei noastre a fost descoperită în 1912, dar nu a fost luată în considerare decât în anii 60. Cea mai convingătoare dovadă în favoarea ei a fost tocmai schimbarea polilor magnetici. Ideea este că continentele pământului nu stau nemișcate, ci se deplasează încet de-a lungul suprafeței planetei. Potrivit unui om de știință german Alfred Wegener, care a fost primul care și-a publicat teoria, actualele continente separate erau odinioară un singur supercontinent, pe care l-a numit Pangea(adică „Întregul pământ”). A existat acum aproximativ 300 de milioane de ani.
Cu siguranță Wegener nu a fost primul care s-a gândit la asta. Ideea lui a fost, cel puțin parțial, influențată de similitudinea izbitoare dintre coastele Africii și Americii de Sud. Acest lucru este vizibil mai ales pe hartă. Desigur, Wegener s-a bazat pe alte date. Nu era geolog, ci meteorolog, specialist în clime antice, și a fost surprins că în regiunile cu un climat rece s-au găsit roci care au apărut clar în regiunile cu una caldă și invers. De exemplu, în Sahara mai găsești rămășițele ghețarilor antici, care au o vechime de 420 de milioane de ani, iar în Antarctica poți găsi ferigi fosilizate. În acele vremuri, oricine i-ar fi spus că pur și simplu s-a schimbat clima. Cu toate acestea, Wegener era convins că clima a rămas aproape aceeași, cu excepția erei glaciare, și că continentele înseși s-au schimbat, adică s-au mutat. El a presupus că s-au separat ca urmare a convecției în mantaua Pământului, dar nu era sigur.
Această idee a fost considerată nebună, mai ales că nu a fost propusă de un geolog și, în plus, Wegener a ignorat toate faptele care nu se încadrau în teoria sa. Și ce asemănări între Africa și America de Sud nu atât de ideal, iar acea derivă continentală nu putea fi explicată. În mod clar, convecția nu are nimic de-a face cu ea, deoarece este prea slabă. Mare A'Tuin(bănuiește că A'Tuin este o fată) poate căra lumea întreagă pe spate, dar el este doar o ficțiune și în lumea reală Se pare că astfel de forțe sunt pur și simplu de neconceput.
Nu am folosit cuvântul „de neconceput” întâmplător. Mulți oameni de știință străluciți și respectați repetă adesea aceeași greșeală. Ei confundă expresia „Nu înțeleg cum poate fi asta” cu „Este complet imposibil”. Unul dintre aceștia, oricât de rușine ar fi să recunoască, unul dintre noi doi, a fost un matematician și unul excelent, dar când calculele sale au arătat că mantaua pământului nu poate mișca continente, nici nu i-a trecut prin minte că teoriile pe care se bazau calculele erau greșite. Numele lui era Sir Harold Jeffreys, iar problema lui era că îi lipsea în mod clar un zbor de fantezie, pentru că nu numai contururile continentelor de pe ambele maluri ale Atlanticului coincid. Din punct de vedere al geologiei și paleontologiei, totul a convergit și el. Luați, de exemplu, rămășițele fosilizate ale unei fiare numite mezosaur, care a trăit acum 270 de milioane de ani atât în America de Sud, cât și în Africa. Este puțin probabil ca mezosaurul să fi înotat peste Oceanul Atlantic, mai degrabă, a trăit pur și simplu pe Pangea, reușind să se stabilească pe ambele continente când nu erau încă separate.
Cu toate acestea, în anii 60 ai secolului al XX-lea, ideea lui Wegener a fost recunoscută, iar teoria sa despre „deriva continentală” a fost stabilită în știință. La o întâlnire a geologilor de frunte, un tânăr pe nume Edward Ballard, care semăna foarte mult cu Ponder Toups, și doi dintre colegii săi au demonstrat capacitățile unui dispozitiv nou de atunci numit computer. Ei au însărcinat mașina să găsească cea mai bună potrivire nu numai între Africa și America de Sud, ci și America de Nord, precum și Europa, ținând cont de schimbările posibile, dar mici. În loc să ia contururile actuale ale coastei, ceea ce nu era o idee foarte strălucitoare pentru început, permițând oponenților teoriei derivei să argumenteze că continentele nu coincid, tinerii oameni de știință au folosit un contur corespunzător unei adâncimi de 3.200 de picioare ( 1.000 m) sub nivelul mării, deoarece, în opinia lor, era mai puțin supusă eroziunii. Contururile se potrivesc bine și geologia era atât de grozavă. Și, deși oamenii de la conferință încă nu au ajuns la un consens, teoria derivei continentale a primit în sfârșit o oarecare recunoaștere.
Astăzi avem mult mai multe dovezi și o înțelegere clară a mecanismului de derive. În partea centrală Oceanul Atlantic, la jumătatea distanței dintre America de Sud și Africa, una dintre crestele oceanice de mijloc se întinde de la sud la nord (acestea, de altfel, există în toate celelalte oceane). Materialele vulcanice se ridică din adâncime de-a lungul întregii creste și apoi se răspândesc pe versanții acesteia. Și asta se întâmplă de 200 de milioane de ani. Puteți chiar să trimiteți un submarin și să urmăriți procesul. Desigur, o viață umană nu ar fi suficientă pentru a observa acest lucru, dar America se îndepărtează de Africa cu o rată de 3/4 inch (2 cm) pe an. Unghiile noastre cresc cu aproximativ aceeași viteză, cu toate acestea, echipamentele moderne sunt capabile să înregistreze aceste schimbări.
Cea mai clară dovadă a derivei continentale provine din câmpul magnetic al Pământului: rocile de pe ambele părți ale crestelor au un model curios de benzi magnetice care își schimbă polaritatea de la nord la sud și înapoi, modelul de pe ambele versanți fiind simetric. Aceasta înseamnă că benzile au înghețat în câmpul magnetic pe măsură ce s-au răcit. Când dinamul pământului și-a schimbat polaritatea din când în când, rocile crestei au devenit magnetizate în câmpul său. Apoi, după ce rocile magnetizate au fost separate, modele identice au apărut pe părțile opuse ale crestei.
Suprafața Pământului nu este o sferă solidă. Atât continentele, cât și fundul oceanului plutesc pe plăci uriașe, în special dure, care se pot depărta atunci când magma se infiltrează între ele. (Și cel mai adesea acest lucru se întâmplă din cauza convecției în manta. Jeffreys pur și simplu nu știa tot ce știm despre mișcarea mantalei.) Există aproximativ o duzină de plăci, cu lățimea de la șase sute (1000 km) la șase mii. (10.000 km) mile și se întorc tot timpul. Acolo unde granițele lor se ating, se freacă și alunecă, au loc în mod constant cutremure și erupții vulcanice. În special în Centura de foc a Pacificului, care se întinde de-a lungul întregului perimetru al Oceanului Pacific și include coasta de vest a Chile, America Centrală, Statele Unite și dincolo de insulele japoneze și Noua Zeelandă. Toate sunt pe marginea unei plăci uriașe. Acolo unde plăcile se ciocnesc, se ridică munți: o placă ajunge sub cealaltă și o ridică, strivindu-i și strivindu-i marginea. India nu este deloc parte a continentului asiatic, pur și simplu s-a prăbușit în el, creând cei mai înalți munți din lume - Himalaya. A accelerat atât de mult încât încă își continuă mișcarea, iar Himalaya este în creștere.
(c) Discworld Science, Terry Pratchett, Jack Cohen, Ian Stewart(În general, citiți această carte; nu veți găsi un ghid mai bun într-o formă distractivă (dar înainte de asta, familiarizați-vă, în principiu, cu seria „Discworld” a lui Pratchett în bibliografică NU ÎN NICIO ORDINE POPULARĂ)).
Video cu câmpul magnetic de la Roscosmos:
Cum funcționează o busolă?
Cine nu a văzut o busolă? Un lucru mic care arată ca un ceas cu o singură mână. Îl răsuciți și îl întoarceți, dar săgeata se încăpățânează să se întoarcă într-o direcție. Acul busolei este un magnet care se rotește liber pe ac. Principiul de funcționare al busolei magnetice se bazează pe atracția și repulsia a doi magneți. Polii opuși ai magneților se atrag, așa cum polii se resping. Planeta noastră este, de asemenea, un astfel de magnet. Puterea sa este mică, nu este suficient să se manifeste pe un magnet greu. Cu toate acestea, un ac ușor de busolă, echilibrat pe un ac, se rotește și el sub influența unui câmp magnetic mic.
busolă sportivă
Pentru ca acul busolei să nu atârne, ci să arate clar direcția, indiferent de tremurare, trebuie să fie destul de puternic magnetizat. La busolele sportive, becul cu săgeata este umplut cu lichid. Neagresiv pentru piese din plastic și metal, nu îngheață la temperaturi de iarnă. Bula de aer rămasă în balon servește ca indicator de nivel pentru a orienta busola în plan orizontal.
Liderul în studiul câmpului magnetic al Pământului îi aparține omului de știință englez William Gilbert. În cartea sa „Despre magnet, corpuri magnetice și marele magnet - Pământ”, publicată în 1600, el a prezentat Pământul sub forma unui magnet permanent uriaș, a cărui axă nu coincide cu axa de rotație a Pământ. Unghiul dintre axa de rotație și axa magnetică se numește declinație magnetică.
Ca urmare a acestei discrepanțe, nu este în întregime adevărat să spunem că acul busolei indică întotdeauna spre nord. Indică un punct situat la o distanță de 2100 km de polul nord, pe Insula Somerset (coordonatele sale sunt 75 °, 6 N, 101 ° V - date pentru 1965 Polii magnetici ai Pământului se deplasează încet. Pe lângă o astfel de eroare în direcția săgeții (o vom numi sistematică), nu trebuie să uităm nici de alte motive pentru care busola nu funcționează corect:
- Obiectele metalice sau magneții aflați în apropierea busolei îi devia acul
- Dispozitive electronice care sunt surse de câmpuri electromagnetice
- Zacaminte minerale – minereuri metalice
- Furtunile magnetice care au loc în anii de activitate solară puternică distorsionează câmpul magnetic al Pământului.
Acum, încercați să răspundeți la întrebările celor deștepți:
Și în timp ce te gândești, îți voi da câteva fapte interesante despre câmpul magnetic al Pământului.
Se dovedește că slăbește cu aproximativ 0,5% la fiecare 10 ani. Potrivit diverselor estimări, acesta va dispărea în 1-2 mii de ani. Se presupune că în acest moment va avea loc o inversare de polaritate între magnet și Pământ. După care câmpul va începe să crească din nou, dar polii magnetici nord și sud își vor schimba locul. Se crede că acest lucru s-a întâmplat planetei noastre de un număr mare de ori.
Se dovedește că păsări migratoare De asemenea, navighează „prin busolă” sau, mai precis, câmpul magnetic al Pământului le servește drept ghid. Recent, oamenii de știință au aflat că păsările au o mică „busolă” magnetică în zona ochilor - un câmp mic de țesut în care se află cristale de magnetit, care au capacitatea de a magnetiza într-un câmp magnetic.
Puteți face singur o busolă simplă. Pentru a face acest lucru, lăsați acul de cusut lângă magnet timp de câteva zile. După aceasta, acul va fi magnetizat. După ce l-ați umezit cu grăsime sau ulei, coborâți cu grijă acul pe suprafața apei turnate în cană. Grăsimea nu o va lăsa să se scufunde, iar acul se va întoarce de la nord la sud (sau invers:).
Esti impresionat? Acum vă puteți verifica răspunsurile la întrebări:
- Unde crezi că va îndrepta acul busolei dacă te afli între polul geografic nord și polul nord magnetic?
- Capătul nordic al săgeții va indica... spre sud, iar capătul sudic - spre nord! - Unde arată săgeata când busola este aproape de polul magnetic?
- se dovedește că o săgeată suspendată pe un fir în zona polului magnetic tinde să se întoarcă... în jos, de-a lungul liniilor magnetice ale Pământului! - Dacă, ghidat de o busolă, mergi strict spre nord-est foarte mult timp, atunci unde vei ajunge?
– vei ajunge la polul nord magnetic! Încercați să vă urmăriți drumul pe glob, se dovedește a fi un traseu foarte interesant.
și așa ar fi putut arăta busola de pe nava lui Columb
Sperăm că v-a plăcut acest material. Dacă da, atunci vom face mai multe dintre acestea diferite!
Dacă găsiți o eroare, evidențiați o bucată de text și faceți clic Ctrl+Enter.
Vizualizari: 373
Structura și caracteristicile câmpului magnetic al Pământului
La o distanță mică de suprafața Pământului, aproximativ trei dintre razele sale, liniile de câmp magnetic au un aranjament asemănător dipolului. Această zonă se numește plasmasfera Pământ.
Pe măsură ce vă îndepărtați de suprafața Pământului, influența vântului solar crește: pe partea Soarelui, câmpul geomagnetic este comprimat, iar pe partea opusă, noaptea, se întinde într-o „coadă” lungă.
Plasmosfera
Curenții din ionosferă au un efect vizibil asupra câmpului magnetic de pe suprafața Pământului. Aceasta este regiunea superioară a atmosferei, extinzându-se de la altitudini de aproximativ 100 km și mai sus. Conține un număr mare de ioni. Plasma este deținută de câmpul magnetic al Pământului, dar starea acesteia este determinată de interacțiunea câmpului magnetic al Pământului cu vântul solar, ceea ce explică legătura dintre furtunile magnetice de pe Pământ și erupțiile solare.
Opțiuni de câmp
Punctele de pe Pământ la care intensitatea câmpului magnetic are o direcție verticală se numesc poli magnetici. Există două astfel de puncte pe Pământ: polul magnetic nord și polul magnetic sud.
Linia dreaptă care trece prin polii magnetici se numește axa magnetică a Pământului. Cercul mare dintr-un plan care este perpendicular pe axa magnetică se numește ecuator magnetic. Vectorul câmpului magnetic în punctele ecuatorului magnetic are o direcție aproximativ orizontală.
Câmpul magnetic al Pământului este caracterizat de perturbații numite pulsații geomagnetice datorate excitării undelor hidromagnetice în magnetosfera Pământului; Gama de frecvență a ondulațiilor se extinde de la miliherți la un kiloherți.
Meridian magnetic
Meridianele magnetice sunt proiecțiile liniilor câmpului magnetic al Pământului pe suprafața sa; curbe complexe care converg la polii magnetici nord și sud ai Pământului.
Ipoteze despre natura câmpului magnetic al Pământului
Recent, a fost dezvoltată o ipoteză care leagă apariția câmpului magnetic al Pământului cu fluxul de curenți în miezul de metal lichid. Se estimează că zona în care funcționează mecanismul „dinam magnetic” este situată la o distanță de 0,25-0,3 razele Pământului. Un mecanism similar de generare a câmpului poate avea loc pe alte planete, în special, în nucleele lui Jupiter și Saturn (conform unor ipoteze, constând din hidrogen metalic lichid).
Modificări ale câmpului magnetic al Pământului
Acest lucru este confirmat de creșterea actuală a unghiului de deschidere al cuspidelor (lacunele polare în magnetosferă în nord și sud), care a atins 45° la mijlocul anilor 1990. Materialul de radiație de la vântul solar, spațiul interplanetar și razele cosmice s-au repezit în golurile lărgite, drept urmare mai multă materie și energie intră în regiunile polare, ceea ce poate duce la încălzirea suplimentară a calotelor polare.
Coordonatele geomagnetice (coordonatele McIlwain)
Fizica razelor cosmice folosește pe scară largă coordonate specifice în câmpul geomagnetic, numite după omul de știință Carl McIlwain ( Carl McIlwain), care a fost primul care a propus utilizarea lor, deoarece se bazează pe invarianții mișcării particulelor într-un câmp magnetic. Un punct dintr-un câmp dipol este caracterizat de două coordonate (L, B), unde L este așa-numita înveliș magnetic sau parametrul McIlwain. L-shell, L-value, McIlwain L-parametru ), B - inducția câmpului magnetic (de obicei în G). Parametrul carcasei magnetice este de obicei considerat valoarea L, egal cu raportul distanța medie a învelișului magnetic real de la centrul Pământului în planul ecuatorului geomagnetic, până la raza Pământului. .
Istoria cercetării
Capacitatea obiectelor magnetizate de a fi localizate într-o anumită direcție era cunoscută de chinezi cu câteva mii de ani în urmă.
În 1544, omul de știință german Georg Hartmann a descoperit înclinația magnetică. Înclinarea magnetică este unghiul prin care acul, sub influența câmpului magnetic al Pământului, se abate de la planul orizontal în jos sau în sus. În emisfera de la nord de ecuatorul magnetic (care nu coincide cu ecuatorul geografic), capătul nordic al săgeții deviază în jos, în sud - invers. La ecuatorul magnetic însuși, liniile câmpului magnetic sunt paralele cu suprafața Pământului.
Prima presupunere despre prezența câmpului magnetic al Pământului, care provoacă un astfel de comportament al obiectelor magnetizate, a fost făcută de medicul și filozoful natural englez William Gilbert. William Gilbert) în 1600 în cartea sa „On the Magnet” („De Magnete”), în care a descris un experiment cu o minge de minereu magnetic și o mică săgeată de fier. Gilbert a ajuns la concluzia că Pământul este un magnet mare. Observații ale astronomului englez Henry Gellibrand Henry Gellibrand) a arătat că câmpul geomagnetic nu este constant, ci se modifică lent.
Unghiul cu care acul magnetic deviază de la direcția nord-sud se numește declinație magnetică. Cristofor Columb a descoperit că declinația magnetică nu rămâne constantă, ci se modifică odată cu modificările coordonatelor geografice. Descoperirea lui Columb a servit drept imbold pentru un nou studiu al câmpului magnetic al Pământului: marinarii aveau nevoie de informații despre acesta. În 1759, omul de știință rus M.V Lomonosov, în raportul său „Discurs despre marea acuratețe a căii maritime”, a oferit sfaturi valoroase pentru a crește acuratețea citirilor busolei. Pentru studiul magnetismului terestru, M.V Lomonosov a recomandat organizarea unei rețele de puncte permanente (observatoare) în care să se efectueze observații magnetice sistematice; Astfel de observații trebuie efectuate pe scară largă pe mare. Ideea lui Lomonosov de a organiza observatoare magnetice a fost realizată doar 60 de ani mai târziu în Rusia.
În 1831, exploratorul polar englez John Ross a descoperit polul magnetic în arhipelagul canadian - regiunea în care acul magnetic ocupă o poziție verticală, adică înclinarea este de 90°. În 1841, James Ross (nepotul lui John Ross) a ajuns la celălalt pol magnetic al Pământului, situat în Antarctica.
Carl Gauss (german) Carl Friedrich Gauß) a prezentat o teorie despre originea câmpului magnetic al Pământului și în 1839 a dovedit că cea mai mare parte a acestuia provine din Pământ, iar motivul pentru abaterile mici și scurte ale valorilor sale trebuie căutat în mediul extern.
Vezi de asemenea
- Intermagnet ( engleză)
Note
Literatură
- Sivukhin D.V. Curs general fizică. - Ed. al 4-lea, stereotip. - M.: Fizmatlit; Editura MIPT, 2004. - T. III. Electricitate. - 656 s. - ISBN 5-9221-0227-3; ISBN 5-89155-086-5.
- Koshkin N.I., Shirkevich M.G. Manual de fizică elementară. - M.: Știință, 1976.
- N. V. Koronovski Câmp magnetic al trecutului geologic al Pământului. Jurnal Educațional Soros, N5, 1996, p. 56-63
Legături
Hărți ale deplasării polilor magnetici ai Pământului pentru perioada 1600-1995
Alte informatii pe tema
- Inversarea câmpului magnetic în istoria geologică a Pământului
- Influența inversării câmpului magnetic asupra climei și a evoluției vieții pe Pământ
Fundația Wikimedia.
2010.
Vedeți ce este „câmpul magnetic al Pământului” în alte dicționare: La distante? 3R= (R= raza Pământului) corespunde aproximativ câmpului unei bile magnetizate uniform cu puterea câmpului? 55 7 A/m (0,70 Oe) la polii magnetici ai Pământului și 33,4 A/m (0,42 Oe) la ecuatorul magnetic. La distanțe de 3R câmpul magnetic... ...
Spațiul din jurul globului în care se găsește puterea magnetismului pământului. Câmpul magnetic al Pământului este caracterizat prin vectorul său de putere, înclinația magnetică și declinația magnetică. EdwART. Militar inteligent Dicţionar maritim, 2010 ... Dicţionar marin
Câmpul magnetic al Pământului- - [Ya.N.Luginsky, M.S.Fezi Zhilinskaya, Yu.S.Kabirov. Dicționar englez-rus de inginerie electrică și inginerie energetică, Moscova, 1999] Subiecte de inginerie electrică, concepte de bază EN Câmpul magnetic al Pământului... Ghidul tehnic al traducătorului
Referinţă
Gauss (desemnarea rusă Гс, internațional - G) este o unitate de măsură a inducției magnetice în sistemul CGS. Numit după fizicianul și matematicianul german Carl Friedrich Gauss.
1 G = 100 pT;
1 T = 104 Gs.
Poate fi exprimat prin unitățile de măsură de bază ale sistemului CGS astfel: 1 Gs = 1 g 1/2 .cm −1/2 .s −1.
Experienţă
Sursă: manuale de fizică despre magnetism, curs Berkeley.
Subiect: m câmpurile magnetice din materie.
Ţintă: aflați cum reacționează diferite substanțe la un câmp magnetic.
Să ne imaginăm câteva experimente cu un câmp foarte puternic. Să presupunem că am realizat un solenoid cu un diametru interior de 10 cm și o lungime de 40 cm.
1. Design bobină care creează un câmp magnetic puternic. Este prezentată o secțiune transversală a unei înfășurări prin care curge apa de răcire. 2. Curba mărimii câmpului B 2 pe axa bobinei.
Diametrul său exterior este de 40 cm și cea mai mare parte a spațiului este umplut cu înfășurare de cupru. O astfel de bobină va oferi un câmp constant de 30.000 gsîn centru, dacă aduci 400 la el kW energie electrică și alimentare cu apă aproximativ 120 l pe minut pentru a elimina căldura.
Aceste date specifice sunt date pentru a arăta că, deși dispozitivul nu este nimic extraordinar, este totuși un magnet de laborator destul de respectabil.
Mărimea câmpului din centrul magnetului este de aproximativ 10 5 ori câmpul magnetic al Pământului și probabil de 5 sau 10 ori mai puternică decât câmpul din apropierea oricărui magnet de fier sau potcoavă!
Aproape de centrul solenoidului, câmpul este destul de uniform și scade aproximativ la jumătate pe axa de lângă capetele bobinei.
Concluzii
Deci, după cum arată experimentele, la astfel de magneți intensitatea câmpului (adică inducția sau intensitatea) atât în interiorul, cât și în exteriorul magnetului este cu aproape cinci ordine de mărime mai mare decât câmpul Pământului.
De asemenea, doar de două ori - nu „uneori!” - este mai mic in afara magnetului.
Și, în același timp, este de 5-10 ori mai puternic decât un magnet permanent convențional.
Intensitatea medie a câmpului pământesc la suprafață este de aproximativ 0,5 Oe (5,10 -5 Tesla)
Cu toate acestea, deja la câteva sute de metri (dacă nu la zeci) de un astfel de magnet, acul busolei magnetice nu răspunde nici la pornirea, nici la oprirea curentului.
În același timp, reacționează bine la câmpul pământului sau la anomaliile acestuia când cea mai mica schimbare prevederi. Ce înseamnă acest lucru?
În primul rând, despre cifra clar subestimată pentru inducerea câmpului magnetic al pământului - adică nu inducția în sine, ci modul în care o măsurăm.
Măsurăm reacția cadrului cu curentul, unghiul de rotație al acestuia în câmpul magnetic al pământului.
Orice magnetometru este construit pe principiul măsurării nu direct, ci indirect:
Numai prin natura modificării valorii tensiunii;
Doar pe suprafața pământului, lângă el în atmosferă și în spațiul apropiat.
Nu cunoaștem sursa câmpului cu un maxim specific. Măsurăm doar diferența de intensitate a câmpului în diferite puncte, iar gradientul de intensitate nu se schimbă prea mult cu înălțimea. Aici nu funcționează calcule matematice pentru a determina maximul atunci când se utilizează abordarea clasică.
Efectul câmpului magnetic - experimente
Se știe că chiar și câmpurile magnetice puternice nu au practic niciun efect asupra proceselor chimice și biochimice. Puteți plasa mâna (fără ceas!) într-un solenoid cu un câmp de 30 kgf fără consecințe notabile. Este greu de spus cărei clase de substanțe aparține mâna ta - paramagnetică sau diamagnetică, dar forța care acționează asupra ei nu va fi, în orice caz, mai mare de câteva grame. Generații întregi de șoareci au fost crescuți și crescuți în câmpuri magnetice puternice care nu au avut niciun efect vizibil asupra lor. De asemenea, alte experimente biologice nu au găsit efecte magnetice remarcabile asupra proceselor biologice.
Important de reținut!
Ar fi greșit să presupunem că efectele slabe trec întotdeauna fără consecințe. Un astfel de raționament ar putea duce la concluzia că gravitația nu are nicio semnificație energetică la scară moleculară, dar că copacii de pe un deal cresc totuși pe verticală. Explicația, aparent, constă în forța totală care acționează asupra unui obiect biologic ale cărui dimensiuni sunt mult mai mari decât dimensiunile moleculei. Într-adevăr, un fenomen similar („tropism”) a fost demonstrat experimental în cazul răsadurilor care cresc în prezența unui câmp magnetic foarte neuniform.
Apropo, dacă vă plasați capul într-un câmp magnetic puternic și îl scuturați, veți „gusta” curentul electrolitic din gură, ceea ce este dovada prezenței unei forțe electromotoare induse.
Când interacționați cu materia, rolurile câmpurilor magnetice și electrice sunt diferite. Deoarece atomii și moleculele sunt compuse din sarcini electrice care se mișcă încet, forțele electrice domină forțele magnetice în procesele moleculare.
Concluzii
Impactul câmpului magnetic al unui astfel de magnet asupra obiectelor biologice nu este altceva decât o mușcătură de țânțar. Orice creatură vie sau planta se află în mod constant sub influența unui magnetism pământesc mult mai puternic.
Prin urmare, efectul unui câmp măsurat incorect nu este vizibil.
Calcule
1 gauss=1 10 -4 tesla.
Unitatea de măsură a intensității câmpului geomagnetic (T) în sistemul Cu este amperul pe metru (A/m). O altă unitate, Oersted (E) sau gamma (G), egală cu 10 -5 Oe, a fost folosită și în prospectarea magnetică flux magnetic). Unitatea de inducție magnetică în sistemul C este tesla (T). În prospectarea magnetică se folosește o unitate mai mică de nanotesla (nT), egală cu 10 -9 Tesla. Deoarece pentru majoritatea mediilor în care este studiat câmpul magnetic (aer, apă, marea majoritate a rocilor sedimentare nemagnetice), câmpul magnetic al Pământului poate fi măsurat cantitativ fie în unități de inducție magnetică (în nT), fie în câmpul corespunzător. puterea - gamma.
Figura arată puterea totală a câmpului magnetic al Pământului pentru epoca anului 1980. Izoliniile T sunt trase prin 4 μT (din cartea „Metode geofizice în geologia regională” de P. Sharma).
Astfel
La poli, componentele verticale ale inducției magnetice sunt aproximativ egale cu 60 μT, iar componentele orizontale sunt egale cu zero. La ecuator, componenta orizontală este de aproximativ 30 µT, iar componenta verticală este zero.
Doar așa stiinta moderna despre geomagnetism a abandonat mult timp principiul de bază al magnetismului, doi magneți așezați plat unul față de celălalt tind să se conecteze cu poli opuși.
Adică, judecând după ultima frază de la ecuator nu există nicio forță (componentă verticală) care să atragă magnetul către pământ! Oricât de respingător este!
Acești doi magneți nu se atrag unul pe celălalt? Adică nu există forță de atracție, dar există o forță de tensiune? Prostii!
Dar la polii cu acest aranjament al magnetului este acolo, dar forța orizontală dispare.
Mai mult decât atât, diferența este de doar 2 ori între aceste componente!
Pur și simplu luăm doi magneți și ne asigurăm că în această poziție magnetul se desface mai întâi și apoi se atrage. Polul Sud spre POLUL NORD!
