Dünyanın manyetik alanı nasıl çalışır? Dünyanın manyetik alanı teorisi: köken mekanizması, yapı, manyetik fırtınalar, repolarizasyon

Dünyanın manyetik alanının ne için gerekli olduğunu bu makaleden öğreneceksiniz.

Dünyanın manyetik alanının değeri nedir?

Her şeyden önce yapay uyduları ve gezegenin sakinlerini uzaydan gelen parçacıkların etkisinden korur. Bunlar güneş rüzgarının yüklü, iyonize parçacıklarını içerir. Atmosferimize girdiklerinde manyetik alan onların yörüngesini değiştirir ve onları alan çizgisi boyunca yönlendirir.

Ayrıca manyetik alanımız sayesinde yeni teknolojiler çağına girdik. Çeşitli bellek depolama aygıtlarını (diskler, kartlar) kullanarak çalışan tüm modern, gelişmiş aygıtlar doğrudan manyetik alan. Gerginliği ve istikrarı kesinlikle tüm bilgi ve bilgisayar sistemlerini doğrudan etkiler, çünkü onlar için gerekli tüm bilgiler uygun operasyon, manyetik ortama yerleştirildi.

Bu nedenle refahın olduğunu güvenle söyleyebiliriz. modern uygarlık Teknolojilerinin "yaşayabilirliği", gezegenimizin manyetik alanının durumuna yakından bağlıdır.

Dünyanın manyetik alanı nedir?

Dünyanın manyetik alanı manyetik kuvvetlerin etki ettiği gezegenin etrafındaki alandır.

Kökenine gelince, bu sorun henüz nihai olarak çözülmedi. Ancak çoğu araştırmacı, gezegenimizin manyetik alanını çekirdeğine borçlu olduğuna inanma eğiliminde. Bir iç katı ve bir dış sıvı kısımdan oluşur. Dünyanın dönmesi sıvı çekirdekteki sabit akımlara katkıda bulunur. Bu da etraflarında bir manyetik alanın ortaya çıkmasına neden olur.

Çoğu gezegen Güneş Sistemi değişen derecelerde manyetik alanlara sahiptir. Bunları azalan manyetik dipol momentine göre sıralarsanız şu resmi elde edersiniz: Jüpiter, Satürn, Dünya, Merkür ve Mars. Asıl sebep oluşumu sıvı bir çekirdeğin varlığıdır.

Dünya, çevresinde manyetik alanın oluştuğu dev bir mıknatıstır. Dünyanın manyetik kutupları gerçek coğrafi kutuplarla (kuzey ve güney) çakışmıyor. Bir manyetik kutuptan diğerine uzanan kuvvet çizgilerine manyetik meridyenler denir. Manyetik ve coğrafi meridyenler arasında belirli bir açı oluşur (yaklaşık 11,5° - yaklaşık. Bu nedenle, mıknatıslanmış pusula iğnesi, manyetik meridyenlerin yönünü ve kuzey coğrafi kutbun yönünü yalnızca yaklaşık olarak doğru bir şekilde gösterir.

Serbestçe asılı bir manyetik iğne, yalnızca coğrafi ekvatorla çakışmayan manyetik ekvator çizgisi üzerinde yatay olarak bulunur. Manyetik ekvatorun kuzeyine doğru hareket ederseniz, iğnenin kuzey ucu yavaş yavaş alçalır. Manyetik iğne ile yatay düzlemin oluşturduğu açıya manyetik eğim denir. Kuzey Manyetik Kutbuna (77° Kuzey ve 102° Batı), kuzey ucu aşağıya gelecek şekilde dikey olarak serbestçe asılı bir manyetik iğne yerleştirilecek ve Güney Manyetik Kutbuna (65° Güney ve 139° Doğu - yaklaşık. ..) manyetik iğne, manyetik alan çizgilerinin dünya yüzeyinin üzerindeki yönünü gösterir.

Gezegenimizin kendisinin sabit bir manyetik alan ürettiğine inanılıyor. Dünya döndüğünde ortaya çıkan karmaşık bir elektrik akımı sistemi ve dış çekirdeğindeki sıvı maddenin hareketi nedeniyle oluşur. Manyetik kutupların konumu ve manyetik alanın dağılımı yeryüzü zamanla değişim. Dünyanın manyetik alanı yaklaşık 100 bin km yüksekliğe kadar uzanıyor. Tüm canlı organizmalara zararlı olan güneş rüzgarı parçacıklarını saptırır veya yakalar. Bu yüklü parçacıklar Dünya'nın radyasyon kuşağını oluşturur ve içinde bulundukları Dünya'ya yakın alanın tamamına manyetosfer denir.

Güneş, Dünya'ya elektromanyetik radyasyondan (görünür ışık, kızılötesi ve radyo radyasyonu - yaklaşık) oluşan büyük bir enerji akışı gönderir; ultraviyole ve x-ışını radyasyonu; yalnızca çok güçlü patlamalar sırasında ortaya çıkan kozmik güneş ışınları; ve güneş rüzgarı - esas olarak protonlardan (hidrojen iyonları) oluşan sabit bir plazma akışı.

Güneş'ten gelen elektromanyetik radyasyon Dünya'ya 8 dakikada ulaşır ve Güneş'ten gelen rahatsızlığın büyük kısmını getiren parçacık akıntıları yaklaşık 1000 km/s hızla hareket eder ve iki ila üç gün gecikir. Karasal süreçleri önemli ölçüde etkileyen güneş rüzgarı bozukluklarının ana nedeni, güneş koronasından muazzam miktarda madde püskürmesidir. Dünya'ya doğru ilerledikçe manyetik bulutlara dönüşürler ve Dünya'da güçlü, bazen de aşırı rahatsızlıklara yol açarlar. Dünyanın manyetik alanında özellikle güçlü bozulmalar - manyetik fırtınalar- Radyo iletişimini bozar ve yoğun kutup ışıklarına neden olur.

Dünya üzerindeki Aurora (uzaydan görüntü)

Manyetik anomaliler

Gezegenin bazı bölgelerinde, manyetik sapma ve manyetik eğimin belirli bir bölge için ortalama değerlerden sapmaları gözlenmektedir. Örneğin Kursk bölgesinde mevduat alanında Demir cevheri Manyetik alan voltajı bu alan için ortalamanın 5 katıdır. Mevduata Kursk Manyetik Anomalisi adı verilir - yaklaşık Bazen bu tür sapmalar geniş alanlarda gözlenir. Doğu Sibirya manyetik anomalisi batı ile karakterizedir. manyetik sapma, doğu değil.

Konuyla ilgili bir mesaj: "Manyetik alan" derslere hazırlanmanıza ve bu eşsiz fenomen hakkındaki bilginizi genişletmenize yardımcı olacaktır.

Mesaj "Manyetik Alan"

Araştırmanın tarihi hakkında biraz kuvvet alanı. İngiliz bilim adamı William Gilbert, 1600 yılında “Mıknatıs, Manyetik Cisimler ve büyük mıknatıs- Toprak." İçinde Dünya'yı, gezegenin dönme ekseninden farklı olan kendi eksenine sahip kalıcı dev bir mıknatıs olarak tasvir etti. Günümüzde bu sapma açısına manyetik sapma adı verilmektedir.

Ayrıca Hilbert, varsayımını deneyim yoluyla doğruladı. Doğal bir mıknatıstan büyük bir top yaptı. Manyetik iğneyi topa yaklaştırarak onun her zaman pusuladaki iğne gibi konumlandırıldığını kanıtladı. Yani bilim adamı, gezegenimizin manyetik alanının kalıcı bir mıknatısın benzer alanına benzer olduğunu kanıtladı.

Ve 1702'de başka bir bilim adamı E. Halley, dünyanın ilk manyetik Dünya haritalarını yarattı.

Dünya'da manyetik alanın olmasının nedeni nedir? Her şey onun sıcak demirden oluşan çekirdeğiyle ilgilidir; gezegenin içinde ortaya çıkan elektrik akımları için mükemmel bir iletkendir. Tek başına 80 bine kadar uzanan bir manyetosfer oluşturur. Manyetosfer, Dünya yüzeyini kozmik ışınlardan, yüklü parçacıklardan ve yüksek enerjilerden koruyarak bir ekran oluşturur. Ayrıca havanın doğasını da etkiler.

Dünyanın manyetik alanında değişiklikler var mı?

1635 yılında bilim adamı Gellibrand gezegenin manyetik alanının değişken olduğunu tespit etti. Biraz sonra bu değişikliklerin kısa vadeli ve kalıcı olabileceği tespit edildi.

Sürekli değişimin nedeni maden yataklarıdır. Örneğin, gezegende demir cevheri yataklarının Dünya'nın manyetik alanını büyük ölçüde bozduğu alanlar var (Kursk manyetik anomalisi). Kısa vadeli değişikliklerin nedeni, "güneş rüzgarı"nın, yani Güneş'in yaydığı yüklü parçacık akışının etkisidir. Manyetik fırtınalar bu şekilde ortaya çıkar.

Manyetik kuvvet alanının canlı organizmalar üzerindeki etkisi

Gezegenimizin manyetik alanı birçok hayvanın uzayda gezinmesine yardımcı olur. Örneğin deniz bakterileri yalnızca alan çizgilerine göre belli bir açıyla yerleşmeyi tercih ederler. Bunun nedeni vücutlarında küçük ferromanyetik parçacıkların bulunmasıdır. Ancak böcekler yalnızca manyetik çizgiler boyunca veya boyunca yönde bulunur.

Göçmen kuşlar da Dünya'nın manyetik alanına göre hareket ederler. Bilim insanları yakın zamanda öğrendi Muhteşem gerçek: göz bölgesinde manyetit kristallerinin bulunduğu bir tür pusula olan küçük bir doku alanı vardır. Manyetik bir alanda mıknatıslanma ve böylece kendilerini uzayda yönlendirme yeteneğine sahiptirler. Ayrıca bitki gelişimini etkilediği de kanıtlanmıştır.

“Dünyanın Manyetik Alanı” raporunun derslere hazırlanmanıza yardımcı olacağını umuyoruz. Aşağıdaki yorum formunu kullanarak manyetik alan ile ilgili mesajınızı bırakabilirsiniz.

Geçtiğimiz yüzyılda çeşitli bilim adamları, Dünya'nın manyetik alanı hakkında çeşitli varsayımlar öne sürdüler. Bunlardan birine göre alan, gezegenin kendi ekseni etrafında dönmesi sonucu ortaya çıkıyor.

Bu, herhangi bir cisim döndüğünde manyetik bir alanın ortaya çıktığı ilginç Barnett-Einstein etkisine dayanmaktadır. Bu etkideki atomlar kendi eksenleri etrafında dönerken kendi manyetik momentlerine sahiptirler. Dünyanın manyetik alanı bu şekilde ortaya çıkıyor. Ancak bu hipotez deneysel testlere dayanamadı. Bu kadar önemsiz olmayan bir şekilde elde edilen manyetik alanın gerçek olandan birkaç milyon kat daha zayıf olduğu ortaya çıktı.

Başka bir hipotez, manyetik alanın ortaya çıkmasına dayanmaktadır. dairesel hareket Gezegenin yüzeyindeki yüklü parçacıklar (elektronlar). Ayrıca iflas ettiği ortaya çıktı. Elektronların hareketi çok zayıf bir alanın ortaya çıkmasına neden olabilir ve bu hipotez, Dünya'nın manyetik alanının tersine dönmesini açıklamıyor. Kuzey manyetik kutbunun kuzey coğrafi kutbu ile çakışmadığı bilinmektedir.

Güneş rüzgarı ve manto akıntıları

Dünyanın ve güneş sisteminin diğer gezegenlerinin manyetik alanının oluşum mekanizması tam olarak araştırılmamıştır ve bilim adamları için hala bir sır olarak kalmaktadır. Bununla birlikte, önerilen bir hipotez, gerçek alan indüksiyonunun ters çevrilmesini ve büyüklüğünü oldukça iyi açıklamaktadır. Dünyanın iç akımlarının ve güneş rüzgarının çalışmasına dayanmaktadır.

Dünyanın iç akımları çok iyi iletkenliğe sahip maddelerden oluşan mantoda akar. Akımın kaynağı çekirdektir. Enerji çekirdekten dünyanın yüzeyine konveksiyon yoluyla aktarılır. Böylece mantoda, yüklü parçacıkların iyi bilinen hareket kanununa göre manyetik bir alan oluşturan maddenin sürekli bir hareketi vardır. Görünümünü yalnızca iç akımlarla ilişkilendirirsek, dönme yönü Dünya'nın dönme yönüne denk gelen tüm gezegenlerin aynı manyetik alana sahip olması gerektiği ortaya çıkar. Ancak öyle değil. Jüpiter'in kuzey coğrafi kutbu, kuzey manyetik kutbuyla çakışmaktadır.

Dünyanın manyetik alanının oluşumuna yalnızca iç akımlar katılmaz. Yüzeyinde meydana gelen reaksiyonların bir sonucu olarak Güneş'ten gelen yüksek enerjili parçacıklardan oluşan bir akım olan güneş rüzgarına tepki verdiği uzun zamandır biliniyordu.

Güneş rüzgarı doğası gereği bir elektrik akımıdır (yüklü parçacıkların hareketi). Dünyanın dönüşüyle ​​\u200b\u200btaşınarak, Dünya'nın manyetik alanının ortaya çıkmasına yol açan dairesel bir akım yaratır.