Cara kerja medan magnet bumi. Teori medan magnet bumi: mekanisme terjadinya, struktur, badai magnet, pembalikan polarisasi

Mengapa Anda membutuhkan medan magnet bumi, Anda akan belajar dari artikel ini.

Berapakah nilai medan magnet bumi?

Pertama-tama, ini melindungi satelit buatan dan penghuni planet ini dari aksi partikel dari luar angkasa. Ini termasuk partikel bermuatan, terionisasi dari angin matahari. Ketika mereka memasuki atmosfer kita, medan magnet mengubah lintasannya dan mengarahkannya sepanjang garis medan.

Selain itu, kita memasuki era teknologi baru berkat medan magnet kita. Semua perangkat modern dan canggih yang bekerja menggunakan berbagai drive memori (disk, kartu) bergantung langsung pada medan magnet. Ketegangan dan stabilitasnya secara langsung mempengaruhi semua informasi, sistem komputer, karena semua informasi yang diperlukan untuk pengoperasian yang benar ditempatkan pada media magnetik.

Oleh karena itu, kita dapat mengatakan dengan yakin bahwa kemakmuran peradaban modern, "kelangsungan" teknologinya sangat bergantung pada keadaan medan magnet planet kita.

Apa medan magnet bumi?

medan magnet bumi adalah daerah di sekitar planet di mana gaya magnet bekerja.

Adapun asal-usulnya, masalah ini akhirnya belum terselesaikan. Tetapi sebagian besar peneliti cenderung percaya bahwa planet kita berutang kehadiran medan magnet ke inti. Ini terdiri dari bagian padat dalam dan bagian cair luar. Rotasi Bumi berkontribusi pada arus konstan di inti cair. Dan ini mengarah pada munculnya medan magnet di sekitar mereka.

Sebagian besar planet di tata surya memiliki medan magnet dengan derajat yang bervariasi. Jika ditempatkan berjajar sesuai dengan penurunan momen magnet dipol, maka akan diperoleh gambar sebagai berikut: Yupiter, Saturnus, Bumi, Merkurius, dan Mars. Alasan utama kemunculannya adalah adanya inti cair.

Bumi adalah magnet raksasa di mana medan magnet terbentuk. Kutub magnet Bumi tidak bertepatan dengan kutub geografis yang sebenarnya - utara dan selatan. Garis-garis gaya yang membentang dari satu kutub magnet ke kutub magnet lainnya disebut meridian magnetik. Sudut tertentu terbentuk antara meridian magnetik dan geografis (sekitar 11,5 ° - kira-kira .. Oleh karena itu, jarum kompas magnet secara akurat menunjukkan arah meridian magnetik, dan arah ke kutub geografis utara hanya kira-kira.

Jarum magnet yang ditangguhkan secara bebas terletak secara horizontal hanya pada garis ekuator magnetik, yang tidak bertepatan dengan yang geografis. Jika Anda bergerak ke utara ekuator magnetik, maka ujung utara panah akan turun secara bertahap. Sudut yang dibentuk oleh jarum magnet dan bidang mendatar disebut inklinasi magnet. Di Kutub Magnetik Utara (77° LU dan 102° W), jarum magnet yang tergantung bebas akan dipasang secara vertikal dengan ujung utara di bawah, dan di Kutub Magnet Selatan (65° S dan 139° E - note.. Jadi, jarum magnet menunjukkan arah garis medan magnet di atas permukaan bumi.

Diyakini bahwa planet kita sendiri menghasilkan medan magnet konstan. Ini terbentuk karena sistem kompleks arus listrik yang terjadi selama rotasi Bumi dan pergerakan materi cair di inti luarnya. Posisi kutub magnet dan distribusi medan magnet di atas permukaan bumi berubah dari waktu ke waktu. Medan magnet bumi meluas hingga ketinggian sekitar 100.000 km. Ini membelokkan atau menangkap partikel angin matahari yang berbahaya bagi semua organisme hidup. Partikel bermuatan ini membentuk sabuk radiasi Bumi, dan seluruh wilayah ruang dekat Bumi di mana mereka berada disebut magnetosfer.

Matahari mengirimkan aliran energi yang sangat besar ke Bumi, yang terdiri dari radiasi elektromagnetik (cahaya tampak, inframerah, dan radiasi radio - kira-kira); radiasi ultraviolet dan sinar-x; sinar kosmik matahari, yang hanya muncul selama suar yang sangat kuat; dan angin matahari - aliran plasma konstan yang dibentuk terutama oleh proton (ion hidrogen).

Radiasi elektromagnetik Matahari datang ke Bumi dalam 8 menit, dan aliran partikel, yang membawa bagian utama gangguan dari Matahari, bergerak dengan kecepatan sekitar 1000 km/s dan tertunda selama dua atau tiga hari. Penyebab utama gangguan angin matahari, yang secara signifikan mempengaruhi proses terestrial, adalah ejeksi materi yang muluk-muluk dari korona matahari. Saat bergerak menuju Bumi, mereka berubah menjadi awan magnetik dan menyebabkan gangguan yang kuat dan terkadang ekstrem di Bumi. Terutama gangguan kuat dari medan magnet bumi - badai magnet - mengganggu komunikasi radio dan menyebabkan aurora yang intens.

Aurora Borealis di atas Bumi (dilihat dari luar angkasa)

Anomali magnetik

Di beberapa wilayah planet ini, penyimpangan deklinasi magnetik dan kemiringan magnetik dari nilai rata-rata untuk wilayah tertentu diamati. Misalnya, di wilayah Kursk, di wilayah deposit bijih besi, kekuatan medan magnet 5 kali lebih tinggi dari rata-rata untuk wilayah ini. Bidang ini disebut demikian - anomali magnetik Kursk - perhatikan .. Terkadang penyimpangan seperti itu diamati di area yang luas. Anomali magnetik Siberia Timur dicirikan oleh deklinasi magnetik barat, bukan deklinasi timur.

Pesan dengan topik: "Medan magnet" akan membantu Anda mempersiapkan kelas dan memperluas pengetahuan Anda tentang fenomena unik ini.

Pesan "Medan Magnet"

Sedikit tentang sejarah studi medan gaya. William Gilbert, seorang ilmuwan Inggris, pada tahun 1600 menerbitkan buku berjudul On the Magnet, Magnetic Bodies, and the Great Magnet, the Earth. Di dalamnya, ia menggambarkan Bumi sebagai magnet raksasa permanen dengan porosnya sendiri, yang berbeda dengan poros rotasi planet. Hari ini, sudut deviasi ini disebut deklinasi magnetik.

Selain itu, Hilbert mengkonfirmasi asumsinya secara eksperimental. Mereka mengukir bola besar dari magnet alami. Membawa jarum magnet lebih dekat ke bola, ia membuktikan bahwa itu selalu diatur dengan cara yang sama seperti panah di kompas. Artinya, ilmuwan menyimpulkan bahwa medan magnet planet kita mirip dengan medan magnet permanen yang serupa.

Dan pada tahun 1702, ilmuwan lain E. Halley menciptakan peta magnetik Bumi pertama di dunia.

Apa alasan mengapa bumi memiliki medan magnet? Ini semua tentang intinya, yang merupakan besi panas-merah - itu adalah konduktor yang sangat baik untuk arus listrik yang muncul di dalam planet ini. Dengan sendirinya, ia membentuk magnetosfer yang membentang hingga 80.000. Magnetosfer melindungi permukaan bumi dari sinar kosmik, partikel bermuatan, energi tinggi, membentuk layar. Selain itu, mempengaruhi sifat cuaca.

Apakah ada perubahan medan magnet bumi?

Kembali pada tahun 1635, ilmuwan Gellibrand menetapkan bahwa medan magnet planet ini dapat berubah. Beberapa saat kemudian, ditetapkan bahwa perubahan ini bersifat jangka pendek dan permanen.

Alasan untuk perubahan konstan adalah deposit mineral. Misalnya, ada wilayah di planet ini di mana endapan bijih besi sangat mendistorsi medan magnet bumi (anomali magnetik Kursk). Alasan perubahan jangka pendek adalah efek dari "angin matahari", yaitu aliran partikel bermuatan yang dikeluarkan Matahari. Ini adalah bagaimana badai magnet terjadi.

Pengaruh medan gaya magnet pada organisme hidup

Medan magnet planet kita membantu banyak hewan bernavigasi di luar angkasa. Misalnya, bakteri laut lebih suka menetap hanya pada sudut terhadap garis medan. Ini disebabkan oleh fakta bahwa di dalam tubuh mereka ada partikel feromagnetik kecil. Tetapi serangga terletak secara eksklusif di arah baik di sepanjang atau di seberang garis magnet.

Burung yang bermigrasi juga bernavigasi oleh medan magnet bumi. Para ilmuwan baru-baru ini mempelajari fakta yang luar biasa: di area mata mereka ada bidang jaringan kecil, semacam kompas, di mana kristal magnetit berada. Mereka memiliki kemampuan untuk menjadi magnet dalam medan magnet, sehingga mengorientasikan diri mereka di luar angkasa. Ini juga telah terbukti mempengaruhi pertumbuhan tanaman.

Kami berharap laporan "Magnetic Field of the Earth" membantu Anda mempersiapkan kelas. Dan Anda dapat meninggalkan pesan Anda tentang medan magnet melalui formulir komentar di bawah ini.

Pada abad terakhir, berbagai ilmuwan telah mengajukan beberapa asumsi tentang medan magnet bumi. Menurut salah satu dari mereka, medan muncul sebagai akibat dari rotasi planet di sekitar porosnya.

Ini didasarkan pada efek Barnet-Einstein yang aneh, yang terletak pada kenyataan bahwa ketika benda apa pun berputar, medan magnet muncul. Atom-atom dalam efek ini memiliki momen magnetiknya sendiri, karena mereka berputar di sekitar porosnya sendiri. Ini adalah bagaimana medan magnet bumi muncul. Namun, hipotesis ini tidak tahan uji eksperimental. Ternyata medan magnet yang diperoleh dengan cara yang tidak sepele seperti itu beberapa juta kali lebih lemah dari yang asli.

Hipotesis lain didasarkan pada munculnya medan magnet akibat gerakan melingkar partikel bermuatan (elektron) di permukaan planet. Dia juga tidak kompeten. Pergerakan elektron dapat menyebabkan munculnya medan yang sangat lemah, apalagi hipotesis ini tidak menjelaskan pembalikan medan magnet bumi. Diketahui bahwa kutub magnet utara tidak bertepatan dengan geografis utara.

Angin matahari dan arus mantel

Mekanisme pembentukan medan magnet Bumi dan planet-planet lain di tata surya tidak sepenuhnya dipahami dan sejauh ini masih menjadi misteri bagi para ilmuwan. Namun, satu hipotesis yang diajukan melakukan pekerjaan yang cukup baik untuk menjelaskan inversi dan besarnya induksi medan nyata. Ini didasarkan pada kerja arus internal Bumi dan angin matahari.

Arus internal Bumi mengalir di mantel, yang terdiri dari zat dengan konduktivitas yang sangat baik. Inti adalah sumber saat ini. Energi dari inti ke permukaan bumi ditransfer secara konveksi. Jadi, di dalam mantel ada gerakan materi yang konstan, yang membentuk medan magnet menurut hukum gerak partikel bermuatan yang terkenal. Jika kita kaitkan kemunculannya hanya dengan arus internal, ternyata semua planet yang arah rotasinya bertepatan dengan arah rotasi Bumi pasti memiliki medan magnet yang identik. Namun, tidak. Kutub geografis utara Jupiter bertepatan dengan magnet utara.

Tidak hanya arus internal yang terlibat dalam pembentukan medan magnet bumi. Telah lama diketahui bahwa ia bereaksi terhadap angin matahari, aliran partikel berenergi tinggi yang berasal dari Matahari sebagai akibat dari reaksi yang terjadi di permukaannya.

Angin matahari menurut sifatnya adalah arus listrik (pergerakan partikel bermuatan). Terperangkap oleh rotasi Bumi, ia menciptakan arus melingkar, yang mengarah pada munculnya medan magnet Bumi.