Dünyanın eşsiz manyetik alanı. Dünyanın manyetik alanının gücü neden hızla azalıyor? (10 fotoğraf)
Konuyla ilgili bir mesaj: "Manyetik alan", derslere hazırlanmanıza ve bu eşsiz fenomen hakkındaki bilginizi genişletmenize yardımcı olacaktır.
Mesaj "Manyetik Alan"
Güç alanı çalışmasının tarihi hakkında biraz. İngiliz bilim adamı William Gilbert, 1600 yılında "Mıknatıs, Manyetik Cisimler ve Büyük Mıknatıs, Dünya Üzerine" başlıklı bir kitap yayınladı. İçinde Dünya'yı, gezegenin dönme ekseninden farklı olan kendi ekseni olan kalıcı dev bir mıknatıs olarak tasvir etti. Günümüzde bu sapma açısına manyetik sapma denir.
Ayrıca Hilbert varsayımını deneysel olarak doğruladı. Doğal bir mıknatıstan büyük bir top oymuşlar. Manyetik iğneyi topa yaklaştırarak, her zaman pusuladaki okla aynı şekilde ayarlandığını kanıtladı. Yani bilim adamı, gezegenimizin manyetik alanının kalıcı bir mıknatısın benzer alanına benzer olduğu sonucuna vardı.
Ve 1702'de başka bir bilim adamı E. Halley, dünyanın ilk manyetik Dünya haritalarını yarattı.
Dünyanın manyetik bir alana sahip olmasının nedeni nedir? Her şey, kırmızı-sıcak bir demir olan çekirdeği ile ilgilidir - gezegenin içinde ortaya çıkan elektrik akımları için mükemmel bir iletkendir. Kendi başına 80.000'e uzanan bir manyetosfer oluşturur. Manyetosfer Dünya'nın yüzeyini korur kozmik ışınlar, yüklü parçacıklar, yüksek enerjiler, bir ekran oluşturur. Ayrıca, havanın doğasını da etkiler.
Dünyanın manyetik alanında değişiklikler var mı?
1635'te bilim adamı Gellibrand, gezegenin manyetik alanının değişken olduğunu tespit etti. Biraz sonra bu değişikliklerin kısa vadeli ve kalıcı olduğu tespit edildi.
Sürekli değişimin nedeni mineral yataklarıdır. Örneğin, gezegende demir cevheri birikintilerinin Dünya'nın manyetik alanını (Kursk manyetik anomalisi) güçlü bir şekilde bozduğu bölgeler vardır. Kısa süreli değişimlerin nedeni "güneş rüzgarı" yani Güneş'in dışarı fırlattığı yüklü parçacıkların akışıdır. Manyetik fırtınalar böyle oluşur.
Manyetik kuvvet alanının canlı organizmalar üzerindeki etkisi
Gezegenimizin manyetik alanı, birçok hayvanın uzayda gezinmesine yardımcı olur. Örneğin, deniz bakterileri alan çizgilerine göre yalnızca bir açıda yerleşmeyi tercih ederler. Bunun nedeni, vücutlarında küçük ferromanyetik parçacıklar olmasıdır. Ancak böcekler, yalnızca manyetik çizgiler boyunca veya boyunca yönde bulunur.
göçmen kuşlar ayrıca dünyanın manyetik alanı tarafından yönlendirilir. Bilim adamları yakın zamanda keşfetti Muhteşem gerçek: göz bölgesinde, manyetit kristallerinin bulunduğu küçük bir doku alanı, bir tür pusula vardır. Manyetik bir alanda mıknatıslanma yeteneğine sahiptirler, böylece kendilerini uzayda yönlendirirler. Ayrıca bitki büyümesini etkilediği gösterilmiştir.
"Dünyanın Manyetik Alanı" raporunun derslere hazırlanmanıza yardımcı olduğunu umuyoruz. Manyetik alan ile ilgili mesajınızı aşağıdaki yorum formu aracılığıyla da bırakabilirsiniz.
makalenin içeriği
DÜNYANIN MANYETİK ALANI.çoğu gezegen Güneş Sistemi değişen derecelerde manyetik alanlara sahiptir. Dipol manyetik momentin azalan sıralamasında Jüpiter ve Satürn ilk sırada, ardından Dünya, Merkür ve Mars gelir ve Dünya'nın manyetik momentine göre anlarının değeri 20.000, 500, 1, 3/ 5000 3/10000. 1970 yılında Dünya'nın dipol manyetik momenti 7,98·10 25 G/cm3 (ya da 8,3·10 22 A.m2) idi ve on yılda 0,04·10 25 G/cm3 azaldı. Yüzeydeki ortalama alan şiddeti yaklaşık 0,5 Oe'dir (5 10 -5 T). Dünyanın ana manyetik alanının şekli, üç yarıçaptan daha az mesafelere eşdeğer bir manyetik dipolün alanına yakındır. Merkezi, Dünya'nın merkezine göre 18° Kuzey enlemi yönünde yer değiştirmiştir. ve 147.8° D. e.Bu dipolün ekseni, Dünya'nın dönme eksenine 11,5° eğimlidir. Aynı açıda, jeomanyetik kutuplar karşılık gelen coğrafi kutuplardan ayrılır. Aynı zamanda güney jeomanyetik kutbu da kuzey yarımkürede yer almaktadır. Şu anda Kuzey Grönland'da Dünya'nın coğrafi kuzey kutbuna yakın bir konumdadır. Koordinatları j = 78.6 + 0.04° T NL, l'dir. = 70,1 + 0,07° T W, burada T, 1970'ten bu yana on yılların sayısıdır. Kuzey manyetik kutbunda, j = 75° S, l = 120.4°D (Antarktika'da). Dünyanın manyetik alanının gerçek manyetik alan çizgileri, ortalama olarak bu dipolün kuvvet çizgilerine yakındır ve kabukta manyetize kayaların varlığıyla ilişkili yerel düzensizliklerde onlardan farklıdır. Seküler varyasyonların bir sonucu olarak, jeomanyetik kutup yaklaşık 1200 yıllık bir periyotla coğrafi kutba göre hareket eder. Büyük mesafelerde, Dünya'nın manyetik alanı asimetriktir. Güneş'ten yayılan plazma akışının (güneş rüzgarı) etkisi altında, Dünya'nın manyetik alanı bozulur ve Güneş'in yörüngesinin ötesine geçerek yüzbinlerce kilometre uzanan Güneş yönünde bir "kuyruk" alır. Ay.
Jeofiziğin, Dünya'nın manyetik alanının kökenini ve doğasını inceleyen özel bir bölümüne jeomanyetizma denir. Jeomanyetizma, ana, sabit bileşenin ortaya çıkışı ve evrimi problemlerini ele alır. jeomanyetik alan, değişken bileşenin doğası (ana alanın yaklaşık %1'i) ve ayrıca manyetosferin yapısı - güneş rüzgarı ile etkileşime giren dünya atmosferinin en üst manyetize plazma katmanları ve Dünya'yı kozmik nüfuz eden radyasyondan korumak. Önemli bir görev, jeomanyetik alan varyasyonlarının modellerini incelemektir, çünkü bunlar, öncelikle güneş aktivitesi ile ilişkili dış etkilerden kaynaklanır. .
Manyetik alanın kökeni.
Dünyanın manyetik alanının gözlemlenen özellikleri, hidromanyetik dinamo mekanizması nedeniyle kökeni kavramıyla tutarlıdır. Bu süreçte, gezegenin sıvı çekirdeğindeki veya yıldızın plazmasındaki elektriksel olarak iletken maddenin hareketlerinin (genellikle konvektif veya çalkantılı) bir sonucu olarak ilk manyetik alan güçlendirilir. Birkaç bin K'lik bir maddenin sıcaklığında, iletkenliği yeterince yüksektir, öyle ki, zayıf bir şekilde manyetize edilmiş bir ortamda meydana gelen konvektif hareketler, elektromanyetik indüksiyon yasalarına uygun olarak yeni manyetik alanlar yaratabilen değişen elektrik akımlarını harekete geçirebilir. Bu alanların sönümlenmesi ya termal enerji yaratır (Joule yasasına göre) ya da yeni manyetik alanların ortaya çıkmasına neden olur. Hareketlerin doğasına bağlı olarak, bu alanlar orijinal alanları zayıflatabilir veya güçlendirebilir. Alanı güçlendirmek için belirli bir hareket asimetrisi yeterlidir. Böylece, gerekli kondisyon hidromanyetik dinamo, iletken bir ortamdaki hareketlerin varlığıdır ve belirli bir asimetrinin (sarmallık) varlığı yeterlidir. iç akışlarçevre. Bu koşullar sağlandığında, artan akım gücü ile artan Joule ısı kayıpları hidrodinamik hareketler nedeniyle enerji akışını dengeleyene kadar amplifikasyon işlemi devam eder.
Dinamo etkisi - iletken bir sıvı veya gaz plazmanın hareketi nedeniyle manyetik alanların durağan bir durumda kendi kendine uyarılması ve sürdürülmesi. Mekanizması, kendinden uyarmalı bir dinamoda elektrik akımı ve manyetik alan üretimine benzer. Dinamo etkisi, Dünya'nın Güneşi'nin ve gezegenlerin kendi manyetik alanlarının yanı sıra yerel alanlarının, örneğin noktaların alanları ve aktif bölgelerin kökeni ile ilişkilidir.
Jeomanyetik alanın bileşenleri.
Dünyanın kendi manyetik alanı (jeomanyetik alan) aşağıdaki üç ana bölüme ayrılabilir.
1. Dünyanın ana manyetik alanı, 10 ila 10.000 yıllık periyotlarla zaman içinde yavaş değişimler (laik değişimler) yaşıyor, 10–20, 60–100, 600–1200 ve 8000 yıllık aralıklarla yoğunlaşıyor. İkincisi, dipol manyetik momentinde 1,5-2 kat bir değişiklikle ilişkilidir.
2. Dünya anormallikleri - 10.000 km'ye kadar karakteristik boyutlara sahip bireysel alanların yoğunluğunun% 20'sine kadar eşdeğer dipolden sapmalar. Bu anormal alanlar, uzun yıllar ve yüzyıllar boyunca zaman içinde değişikliklere yol açan seküler varyasyonlar yaşarlar. Anormallik örnekleri: Brezilya, Kanada, Sibirya, Kursk. Seküler varyasyonlar sırasında, dünya anormallikleri değişir, parçalanır ve yeniden ortaya çıkar. Alçak enlemlerde batı sürüklenmesi boylamda yılda 0,2 ° oranında.
3. Birkaç ila yüzlerce kilometre uzunluğundaki dış kabukların yerel bölgelerinin manyetik alanları. Dünyanın üst tabakasındaki kayaların mıknatıslanmasından kaynaklanırlar. yer kabuğu ve yüzeye yakın. En güçlülerinden biri Kursk manyetik anomalisidir.
4. Dünyanın alternatif manyetik alanı (dış olarak da adlandırılır), dışarıda bulunan akım sistemleri şeklindeki kaynaklar tarafından belirlenir. yeryüzü ve atmosferinde. Bu tür alanların ana kaynakları ve değişimleri, Güneş rüzgarı ile birlikte Güneş'ten gelen ve Dünya'nın manyetosferinin yapısını ve şeklini oluşturan manyetize plazmanın parçacıksal akışlarıdır.
Dünya atmosferinin manyetik alanının yapısı.
Dünyanın manyetik alanı, manyetize güneş plazmasının akışından etkilenir. Dünya'nın alanıyla etkileşimin bir sonucu olarak, manyetopoz adı verilen Dünya'ya yakın manyetik alanın dış sınırı oluşur. Dünyanın manyetosferini sınırlar. Güneş parçacık akışlarının etkisi nedeniyle, manyetosferin boyutu ve şekli sürekli değişiyor ve dış kaynaklar tarafından belirlenen alternatif bir manyetik alan ortaya çıkıyor. Değişkenliği, kökenini iyonosferin alt katmanlarından manyetopoza kadar farklı yüksekliklerde gelişen mevcut sistemlere borçludur. Dünyanın manyetik alanında zamanla meydana gelen değişiklikler çeşitli sebepler, Dünya ve atmosferinde hem süreleri hem de lokalizasyonları bakımından farklılık gösteren jeomanyetik varyasyonlar olarak adlandırılır.
Manyetosfer, Dünya'nın manyetik alanı tarafından kontrol edilen Dünya'ya yakın bir bölgedir. Manyetosfer, güneş rüzgarının üst atmosferin plazması ve Dünya'nın manyetik alanı ile etkileşiminin bir sonucu olarak oluşur. Manyetosferin şekli bir boşluktur ve uzun kuyruk, manyetik alan çizgilerinin şeklini tekrarlar. Güneş altı noktası ortalama olarak 10 Dünya yarıçapındadır ve manyeto kuyruk Ay'ın yörüngesinin ötesine uzanır. Manyetosferin topolojisi, güneş plazmasının manyetosfere girme bölgeleri ve mevcut sistemlerin doğası tarafından belirlenir.
Manyetosferin kuyruğu oluşur kutup bölgelerinden çıkan ve güneş rüzgarının etkisi altında Güneş'ten Dünya'nın gece tarafına yüzlerce Dünya yarıçapı boyunca uzayan Dünya'nın manyetik alanının kuvvet çizgileri. Sonuç olarak, güneş rüzgarı ve güneş parçacık akışlarının plazması, olduğu gibi, Dünya'nın manyetosferinin etrafında akarak ona tuhaf bir kuyruk şekli verir. Manyetosferin kuyruğunda, Dünya'dan büyük mesafelerde, Dünya'nın manyetik alanının yoğunluğu ve dolayısıyla koruyucu özellikleri zayıflar ve güneş plazmasının bazı parçacıkları Dünya'nın manyetosferine ve manyetik alanına nüfuz edebilir ve girebilir. Radyasyon kuşaklarının tuzakları. içine nüfuz baş kısmı aurora ovalleri bölgesine manyetosfer Güneş rüzgarının ve gezegenler arası alanın değişen basıncının etkisi altında kuyruk, auroralara ve auroral akımlara neden olan çökelen parçacıkların akışlarının oluşumu için bir yer görevi görür. Manyetosfer, gezegenler arası uzaydan manyetopoz ile ayrılır. Manyetopoz boyunca, cisimcik akıntılarının parçacıkları manyetosferin etrafında akar. Güneş rüzgarının dünyanın manyetik alanı üzerindeki etkisi bazen çok güçlüdür. manyetopoz – Güneş rüzgarının dinamik basıncının kendi manyetik alanının basıncıyla dengelendiği Dünya'nın (veya gezegenin) manyetosferinin dış sınırı. Tipik güneş rüzgarı parametreleriyle, güneş altı noktası Dünya'nın merkezinden 9–11 Dünya yarıçapı uzaklıktadır. Dünyadaki manyetik bozulmalar döneminde, manyetopoz, sabit yörüngenin (6.6 Dünya yarıçapı) ötesine geçebilir. Güneş rüzgarı zayıf olduğunda, güneş altı noktası 15–20 Dünya yarıçapındadır.
Güneşli rüzgar -
güneş korona plazmasının gezegenler arası uzaya çıkışı. Dünyanın yörüngesi seviyesinde ortalama sürat güneş rüzgarının parçacıkları (protonlar ve elektronlar) yaklaşık 400 km/s'dir, parçacıkların sayısı 1 cm3 başına birkaç ondur.
Manyetik fırtına.
Manyetik alanın yerel özellikleri bazen saatlerce değişir ve dalgalanır ve ardından önceki seviyeye geri döner. Bu fenomen denir manyetik fırtına. Manyetik fırtınalar genellikle aniden ve dünyanın her yerinde aynı anda başlar.
jeomanyetik varyasyonlar.
Çeşitli faktörlerin etkisiyle Dünya'nın manyetik alanında zaman içinde meydana gelen değişimlere jeomanyetik değişimler denir. Manyetik alan şiddetinin gözlemlenen değeri ile herhangi bir uzun süre, örneğin bir ay veya bir yıl boyunca ortalama değeri arasındaki farka jeomanyetik değişim denir. Gözlemlere göre, jeomanyetik değişimler zaman içinde sürekli değişir ve bu tür değişimler genellikle periyodiktir.
günlük varyasyonlar. Jeomanyetik alandaki günlük değişimler, esasen Dünya'nın iyonosferindeki Dünya'nın iyonosferinin gün boyunca Güneş tarafından aydınlatılmasındaki değişikliklerin neden olduğu akımlar nedeniyle düzenli olarak meydana gelir.
düzensiz varyasyonlar. Güneş plazması akışının (güneş enerjisi) etkisi nedeniyle manyetik alandaki düzensiz değişimler ortaya çıkar. rüzgar) Dünya'nın manyetosferindeki değişikliklerin yanı sıra manyetosferdeki değişiklikler ve manyetosferin iyonosfer ile etkileşimi.
27 günlük varyasyonlar. 27 günlük varyasyonlar, Dünya gözlemcisine göre Güneş'in dönme süresine karşılık gelen, jeomanyetik aktivitedeki artışı her 27 günde bir tekrar etme eğilimi olarak mevcuttur. Bu model, Güneş'in birkaç dönüşü sırasında gözlemlenen, Güneş üzerinde uzun ömürlü aktif bölgelerin varlığıyla ilişkilidir. Bu model, manyetik aktivitenin ve manyetik fırtınaların 27 günlük bir tekrarı şeklinde kendini gösterir.
Mevsimsel değişimler. Manyetik aktivitedeki mevsimsel değişimler, birkaç yıl boyunca gözlemlerin işlenmesiyle elde edilen manyetik aktiviteye ilişkin aylık ortalama verilere dayanarak güvenle ortaya çıkar. Genlikleri, toplam manyetik aktivitenin büyümesiyle artar. Manyetik aktivitenin mevsimsel değişimlerinin, ekinoks dönemlerine karşılık gelen iki maksimuma ve gündönümü dönemlerine karşılık gelen iki minimuma sahip olduğu bulunmuştur. Bu varyasyonların nedeni, Güneş'te 10 ila 30° kuzey ve güney heliografik enlemlerde gruplandırılmış aktif bölgelerin oluşmasıdır. Bu nedenle, dünyanın ve güneş ekvatorlarının düzlemlerinin çakıştığı ekinoks dönemlerinde, Dünya, Güneş üzerindeki aktif bölgelerin etkisine en çok maruz kalır.
11 yıllık varyasyonlar. Güneş aktivitesi ile manyetik aktivite arasındaki bağlantı, 11 yıllık güneş aktivitesi dönemlerinin katları olan uzun gözlem serilerini karşılaştırırken en açık şekilde kendini gösterir. Güneş aktivitesinin en iyi bilinen ölçüsü güneş lekelerinin sayısıdır. Güneş lekesi sayısının maksimum olduğu yıllarda manyetik aktivitenin de maksimum değerine ulaştığı, ancak manyetik aktivitedeki artışın güneş aktivitesindeki artışın biraz gerisinde kaldığı, dolayısıyla ortalama olarak bu gecikmenin bir yıl olduğu bulundu.
Yaş Değişimleri- karasal manyetizma unsurlarının birkaç yıl veya daha uzun sürelerle yavaş değişimleri. Günlük, mevsimsel ve diğer dış kaynaklı varyasyonlardan farklı olarak, dünyevi varyasyonlar dünyanın çekirdeğinde yatan kaynaklarla ilişkilidir. Seküler varyasyonların genliği onlarca nT/yıl'a ulaşır; bu tür elementlerin ortalama yıllık değerlerindeki değişikliklere laik varyasyon denir. Seküler varyasyonların izolinleri birkaç nokta etrafında yoğunlaşmıştır - seküler varyasyonun merkezleri veya odakları, bu merkezlerde seküler varyasyonun büyüklüğü maksimum değerlerine ulaşır.
Radyasyon kuşakları ve kozmik ışınlar.
Dünyanın radyasyon kuşakları, Dünya'yı kapalı manyetik tuzaklar şeklinde çevreleyen, Dünya'ya yakın uzayın iki bölgesidir.
Dünyanın dipol manyetik alanı tarafından yakalanan büyük proton ve elektron akışları içerirler. Dünyanın manyetik alanı, Dünya'ya yakın uzayda hareket eden elektrik yüklü parçacıklar üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir. Bu parçacıkların iki ana kaynağı vardır: kozmik ışınlar, yani. enerjik (1 ila 12 GeV) elektronlar, protonlar ve çekirdekler ağır elementler, esas olarak Galaksinin diğer bölgelerinden neredeyse ışık hızlarında geliyor. Ve Güneş tarafından fırlatılan daha az enerji yüklü parçacıkların (10 5 -10 6 eV) parçacık akışları. Bir manyetik alanda, elektrik parçacıkları bir spiral içinde hareket eder; parçacığın yörüngesi, olduğu gibi, ekseni boyunca bir kuvvet çizgisinin geçtiği bir silindirin etrafında döner. Bu hayali silindirin yarıçapı alan gücüne ve parçacık enerjisine bağlıdır. Belirli bir alan kuvveti için parçacığın enerjisi ne kadar büyük olursa, yarıçap da o kadar büyük olur (buna Larmor yarıçapı denir). Larmor yarıçapı Dünya'nın yarıçapından çok daha küçükse, parçacık yüzeyine ulaşmaz, ancak Dünya'nın manyetik alanı tarafından yakalanır. Larmor yarıçapı Dünya'nın yarıçapından çok daha büyükse, parçacık manyetik alan yokmuş gibi hareket eder, enerjileri 10 9 eV'den büyükse parçacıklar ekvatoral bölgelerde Dünya'nın manyetik alanına nüfuz eder. Bu tür parçacıklar atmosferi istila eder ve atomlarıyla çarpıştıktan sonra belirli miktarlarda ikincil kozmik ışınlar üreten nükleer dönüşümlere neden olur. Bu ikincil kozmik ışınlar şimdiden Dünya yüzeyinde kaydediliyor. Kozmik ışınları orijinal hallerinde (birincil kozmik ışınlar) incelemek için, roketler ve yapay dünya uyduları üzerinde ekipman yükseltilir. Dünyanın manyetik ekranını "delen" enerjik parçacıkların yaklaşık %99'u galaktik kökenli kozmik ışınlardır ve yalnızca yaklaşık %1'i Güneş'te oluşur. Dünyanın manyetik alanı tutar büyük sayı enerjik parçacıklar, hem elektronlar hem de protonlar. Enerjileri ve konsantrasyonları, Dünya'ya olan mesafeye ve jeomanyetik enleme bağlıdır. Parçacıklar, jeomanyetik ekvatorun etrafındaki Dünya'yı kaplayan devasa halkaları veya kuşakları adeta doldurur.
Edward Kononoviç
İÇİNDE Son günler Bilimsel bilgi sitelerinde Dünya'nın manyetik alanıyla ilgili pek çok haber çıktı. Örneğin, son zamanlarda önemli ölçüde değiştiği veya manyetik alanın dünya atmosferinden oksijen sızmasına katkıda bulunduğu ve hatta ineklerin meralarda kendilerini manyetik alan çizgileri boyunca yönlendirdiği haberleri. Manyetik alan nedir ve yukarıdaki tüm haberler ne kadar önemlidir?
- Bu, gezegenimizin etrafındaki manyetik kuvvetlerin etki ettiği alandır. Manyetik alanın kaynağı sorunu henüz nihayet çözülmedi. Bununla birlikte, çoğu araştırmacı, Dünya'nın manyetik alanının varlığının en azından kısmen çekirdeğinden kaynaklandığı konusunda hemfikirdir. Dünyanın çekirdeği katı bir iç ve sıvı dış kısımlardan oluşur. Dünyanın dönüşü, sıvı çekirdekte sabit akımlar oluşturur. Okuyucunun fizik derslerinden hatırlayacağı gibi, elektrik yüklerinin hareketi, etraflarında bir manyetik alan oluşmasına neden olur.
Alanın doğasını açıklayan en yaygın teorilerden biri olan dinamo etkisi teorisi, çekirdekteki iletken bir sıvının konvektif veya türbülanslı hareketlerinin kendi kendini uyarmaya ve alanı sabit bir durumda tutmaya katkıda bulunduğunu varsayar.
Dünya manyetik bir dipol olarak düşünülebilir. Güney kutbu coğrafi Kuzey Kutbu'nda ve kuzeyi sırasıyla Güney'de bulunur. Aslında, Dünya'nın coğrafi ve manyetik kutupları sadece "yön" olarak çakışmaz. Manyetik alanın ekseni, Dünya'nın dönme eksenine göre 11,6 derece eğimlidir. Fark çok önemli olmadığı için pusula kullanabiliriz. Oku, tam olarak Dünya'nın güney manyetik kutbunu ve neredeyse tam olarak coğrafi kuzeyi gösteriyor. Pusula 720.000 yıl önce icat edilmiş olsaydı, hem coğrafi hem de manyetik kuzey kutuplarını gösterecekti. Ama aşağıda daha fazlası.
Manyetik alan, Dünya sakinlerini ve yapay uyduları kozmik parçacıkların zararlı etkilerinden korur. Bu tür parçacıklar, örneğin güneş rüzgarının iyonize (yüklü) parçacıklarını içerir. Manyetik alan, parçacıkları alan çizgileri boyunca yönlendirerek hareketlerinin yörüngesini değiştirir. Yaşamın varlığı için bir manyetik alana duyulan ihtiyaç, potansiyel olarak yaşanabilir gezegenlerin aralığını daraltır (varsayımsal olarak olası yaşam formlarının dünya sakinlerine benzer olduğu varsayımından hareket edersek).
Bilim adamları, karasal gezegenlerin bazılarının metalik bir çekirdeğe sahip olmadığını ve buna bağlı olarak manyetik alandan yoksun olduğunu dışlamıyor. Şimdiye kadar, Dünya gibi katı kayalardan oluşan gezegenlerin üç ana katman içerdiğine inanılıyordu: katı bir kabuk, viskoz bir manto ve katı veya erimiş bir demir çekirdek. Yakın tarihli bir makalede, Massachusetts Institute of Technology'den bilim adamları iki öneride bulundular: olası mekanizmaçekirdeği olmayan "kayalık" gezegenlerin oluşumu. Araştırmacıların teorik hesaplamaları gözlemlerle doğrulanırsa, o zaman Evrende insansılarla karşılaşma olasılığını hesaplama formülünün veya en azından bir biyoloji ders kitabındaki resimlere benzeyen bir şeyin yeniden yazılması gerekecektir.
Dünyalılar manyetik korumalarını da kaybedebilirler. Doğru, jeofizikçiler bunun tam olarak ne zaman olacağını henüz söyleyemezler. Gerçek şu ki, Dünya'nın manyetik kutupları kararsızdır. Periyodik olarak yer değiştirirler. Çok uzun zaman önce, araştırmacılar Dünya'nın kutup değişimini "hatırladığını" keşfettiler. Bu tür "anıların" analizi, son 160 milyon yılda manyetik kuzey ve güneyin yaklaşık 100 kez yer değiştirdiğini gösterdi. Son kez bu olay yaklaşık 720 bin yıl önce oldu.
Kutupların değişmesine, manyetik alanın konfigürasyonundaki bir değişiklik eşlik eder. "Geçiş dönemi" sırasında, canlı organizmalar için tehlikeli olan çok daha fazla kozmik parçacık Dünya'ya nüfuz eder. Dinozorların yok oluşunu açıklayan hipotezlerden biri, dev sürüngenlerin tam da bir sonraki kutup değişimi sırasında soylarının tükendiğini iddia ediyor.
Kutupları değiştirmek için planlanan faaliyetlerin "izlerine" ek olarak, araştırmacılar Dünya'nın manyetik alanında tehlikeli kaymalar fark ettiler. Durumuna ilişkin verilerin birkaç yıl boyunca analizi, son aylarda onda tehlikeli değişikliklerin meydana gelmeye başladığını gösterdi. Bilim adamları, alanın bu kadar keskin "hareketlerini" çok uzun süredir kaydetmediler. Araştırmacıların ilgi alanı Güney Atlantik Okyanusu'nda yer almaktadır. Bu bölgedeki manyetik alanın "kalınlığı" "normal" olanın üçte birini geçmez. Araştırmacılar, Dünya'nın manyetik alanındaki bu "deliğe" uzun zamandır dikkat ediyorlar. 150 yılı aşkın bir süredir toplanan veriler, buradaki alanın bu süre zarfında yüzde on zayıfladığını gösteriyor.
Açık şu an Bunun insanlığı nasıl tehdit ettiğini söylemek zor. Alan gücünün zayıflamasının sonuçlarından biri, Dünya atmosferindeki oksijen içeriğinde (önemsiz de olsa) bir artış olabilir. Dünya'nın manyetik alanı ile bu gaz arasındaki bağlantı, Avrupa Uzay Ajansı'nın bir projesi olan Cluster uydu sistemi kullanılarak kuruldu. Bilim adamları, manyetik alanın oksijen iyonlarını hızlandırdığını ve onları uzaya "fırlattığını" keşfettiler.
Manyetik alan görülememesine rağmen, Dünya sakinleri bunu iyi hissediyor. Örneğin göçmen kuşlar, yollarını bularak ona odaklanırlar. Alanı tam olarak nasıl hissettiklerini açıklayan birkaç hipotez var. İkincisi, kuşların manyetik alanı görsel olarak algıladıklarını öne sürüyor. Göçmen kuşların gözünde özel proteinler - kriptokromlar - bir manyetik alanın etkisi altında konumlarını değiştirebilirler. Teorinin yazarları, kriptokromların pusula görevi görebileceğine inanıyor.
Kuşların yanı sıra deniz kaplumbağaları da GPS yerine Dünya'nın manyetik alanını kullanır. Ve Google Earth projesinin bir parçası olarak sunulan uydu fotoğraflarının analizinin gösterdiği gibi, inekler. Dünyanın 308 bölgesinde 8510 ineğin fotoğrafını inceleyen bilim adamları, bu hayvanların vücutlarını kuzeyden güneye (veya güneyden kuzeye) tercihli olarak yönlendirdikleri sonucuna vardılar. Dahası, inekler için "referans noktaları" coğrafi değil, tam olarak Dünya'nın manyetik kutuplarıdır. İneklerin manyetik alanı algılama mekanizması ve buna böyle bir tepkinin nedenleri belirsizliğini koruyor.
Bu olağanüstü özelliklere ek olarak, manyetik alan auroraların görünümüne katkıda bulunur. Sonuç olarak ortaya çıkıyorlar Önemli değişiklikler alanın uzak bölgelerinden kaynaklanan alanlar.
Manyetik alan, "komplo teorilerinden" birinin - ay aldatmacası teorisinin - destekçileri tarafından göz ardı edilmedi. Yukarıda bahsedildiği gibi, manyetik alan bizi kozmik parçacıklardan korur. "Toplanan" parçacıklar, Van Alen radyasyon kuşakları olarak adlandırılan alanın belirli kısımlarında birikir. Ay'a iniş gerçeğine inanmayan şüpheciler, radyasyon kuşaklarından uçuş sırasında astronotların ölümcül dozda radyasyon alacaklarına inanıyor.
Dünyanın manyetik alanı, fizik yasalarının inanılmaz bir sonucu, koruyucu bir kalkan, işaret noktası ve auroraların yaratıcısıdır. Onsuz, Dünya'daki yaşam çok farklı görünebilir. Genel olarak, manyetik alan olmasaydı, icat edilmesi gerekirdi.
Dünyanın manyetik alanının yapısı ve özellikleri
Dünyanın yüzeyinden küçük bir mesafede, yarıçaplarının yaklaşık üçünde, manyetik alan çizgileri dipol benzeri bir düzenlemeye sahiptir. Bu bölgeye Dünya'nın plazma küresi denir.
Dünya yüzeyinden uzaklaştıkça, güneş rüzgarının etkisi yoğunlaşır: Güneş'in yanından jeomanyetik alan daralır ve karşıt gece tarafından uzun bir kuyruğa uzanır.
plazmaküre
Dünya yüzeyindeki manyetik alan üzerinde gözle görülür bir etki, iyonosferdeki akımlar tarafından uygulanır. Üst atmosferin bu bölgesi, yaklaşık 100 km ve üzerindeki rakımlardan uzanır. içerir çok sayıda iyonlar. Plazma, Dünya'nın manyetik alanı tarafından tutulur, ancak durumu, Dünya'nın manyetik alanının güneş rüzgarı ile etkileşimi tarafından belirlenir; bu, Dünya'daki manyetik fırtınaların güneş patlamaları ile bağlantısını açıklar.
Alan Seçenekleri
Dünyanın manyetik alan şiddetinin dikey yönde olduğu noktalarına manyetik kutuplar denir. Dünyada böyle iki nokta vardır: kuzey manyetik kutbu ve güney manyetik kutbu.
Manyetik kutuplardan geçen düz çizgiye dünyanın manyetik ekseni denir. Daire Harika daire manyetik eksene dik olan düzleme manyetik ekvator denir. Manyetik ekvatorun noktalarındaki manyetik alan kuvveti yaklaşık olarak yatay bir yöne sahiptir.
Dünya yüzeyindeki ortalama alan kuvveti yaklaşık 0,5 Oe'dir (40 A/m) ve büyük ölçüde şunlara bağlıdır: coğrafi konum. Manyetik ekvatordaki manyetik alan şiddeti yaklaşık 0,34 Oe (Oersted), manyetik kutuplarda ise yaklaşık 0,66 Oe'dir. Bazı bölgelerde (manyetik anormalliklerin sözde bölgelerinde), gerilim keskin bir şekilde artar. Kursk manyetik anomalisi bölgesinde 2 Oe'ye ulaşır.
1995'te Dünya'nın dipol manyetik momenti 7,812x10 25 Gs cm3 (veya 7,812x10 22 A m 2 ) idi ve geçtiğimiz yıllarda ortalama olarak yılda 0,004x10 25 Gs cm 3 veya 1/4000 azalıyordu.
Dünyanın manyetik alanının bir dizi harmonik biçiminde yaklaşıklanması yaygındır - Gauss serisi.
Dünyanın manyetik alanı, Dünya'nın manyetosferindeki hidromanyetik dalgaların uyarılmasından kaynaklanan jeomanyetik titreşimler adı verilen rahatsızlıklarla karakterize edilir; titreşimlerin frekans aralığı milihertz'den bir kilohertz'e kadar uzanır.
manyetik meridyen
Manyetik meridyenler, Dünya'nın manyetik alanının yüzeyindeki kuvvet çizgilerinin izdüşümleridir; Dünyanın kuzey ve güney manyetik kutuplarında birleşen karmaşık eğriler.
Dünyanın manyetik alanının doğası hakkında hipotezler
Son zamanlarda, Dünya'nın manyetik alanının ortaya çıkışını bir sıvı metal çekirdekteki akım akışıyla ilişkilendiren bir hipotez geliştirildi. "Manyetik dinamo" mekanizmasının çalıştığı bölgenin, Dünya'nın yarıçapının 0,25-0,3'ü kadar uzaklıkta olduğu hesaplanıyor. Benzer bir alan oluşturma mekanizması diğer gezegenlerde, özellikle Jüpiter ve Satürn'ün çekirdeklerinde de gerçekleşebilir (bazı varsayımlara göre sıvı metalik hidrojenden oluşurlar).
Dünyanın manyetik alanındaki değişiklikler
Magmatik tarafından elde edilen kalıcı manyetizasyon çalışmaları kayalar Curie noktasının altına soğuduklarında, okyanus ortası sırtlarının eksenlerine paralel olarak, okyanus kabuğunun şerit manyetik anomalilerinde kaydedilen Dünya'nın manyetik alanının tekrar tekrar tersine döndüğünü gösterirler.
Yayılma sırasında bant manyetik anomalilerinin oluşumu.
Dünyanın manyetik kutuplarının yer değiştirmesi
Manyetik kutupların kayması 1885'ten beri kaydedilmektedir. Son 100 yılda, manyetik kutup Güney Yarımküre yaklaşık 900 km ilerleyerek Hint Okyanusu'na girdi. Kuzey Kutbu manyetik kutbunun durumuyla ilgili en son veriler (Arktik Okyanusu boyunca Doğu Sibirya dünyasına doğru hareket eden manyetik anomali), menzilinin 1973'ten 1984'e kadar 120 km, 1984'ten 1994'e kadar - 150 km'den fazla olduğunu gösterdi. Bu veriler hesaplanmış olmasına rağmen, kuzey manyetik kutbunun ölçümleriyle doğrulanır. 2007 yılı başı itibariyle kuzey manyetik kutbunun sürüklenme hızı 1970'lerde 10 km/yıl iken 2004 yılında 60 km/yıl'a çıkmıştır.
Dünyanın manyetik alanının yoğunluğu düşüyor ve düzensiz. Son 22 yılda ortalama %1,7 ve bazı bölgelerde - örneğin Güney Atlantik Okyanusu'nda - %10 azaldı. Bazı yerlerde manyetik alan şiddeti, aksine Genel trend hatta arttı.
Kutupların hareketinin hızlanması (yılda ortalama 3 km) ve manyetik kutup dönüş koridorları boyunca hareketleri (400'den fazla paleoinversiyon bu koridorların tanımlanmasını mümkün kıldı), kutupların bu hareketinin olması gerektiğini gösteriyor. bir gezinti olarak değil, Dünya'nın manyetik alanının başka bir tersine çevrilmesi olarak görüldü.
Bu aynı zamanda, 1990'ların ortalarında 45°'ye ulaşan dorukların açılma açısındaki (kuzey ve güneydeki manyetosferdeki kutupsal yarıklar) mevcut artışla da doğrulanmaktadır. Güneş rüzgarının, gezegenler arası uzayın ve kozmik ışınların radyasyon malzemesi genişleyen çatlaklara koştu ve bunun sonucunda büyük miktar Kutup başlıklarının ek ısınmasına yol açabilen madde ve enerji.
Geçmişte birçok kez manyetik kutup yer değiştirmeleri meydana gelmiş ve yaşam korunmuştur. Soru, ne pahasına olduğu. Bazı hipotezlerde belirtildiği gibi, kutupların yer değiştirmesi sırasında Dünya'nın manyetosferi bir süreliğine kaybolursa, o zaman Dünya'nın üzerine bir kozmik ışın akışı düşecek ve bu, toprak sakinleri için tehlikelidir ve dahası, eğer öyleyse manyetosferin ortadan kaybolması, ozon tabakasının incelmesi ile ilişkilidir. Mart 2001'de meydana gelen Güneş'in manyetik alanının tersine dönmesi sırasında güneş manyetosferinin tamamen ortadan kaybolmasının kaydedilmemiş olması cesaret vericidir. Güneş'in manyetik alanının tam döngüsü 22 yıldır.
Jeomanyetik koordinatlar (McIlwain koordinatları)
Kozmik ışın fiziğinde, jeomanyetik alandaki belirli koordinatlar yaygın olarak kullanılmaktadır ve adını, manyetik bir alandaki parçacık hareketinin değişmezlerine dayandıkları için kullanımlarını ilk öneren bilim adamı Carl McIlwain'den almıştır. Bir dipol alanındaki bir nokta, iki koordinatla (L, B) karakterize edilir; burada L, sözde manyetik kabuk veya McIlwain L parametresidir; B, manyetik alan endüksiyonudur (genellikle Gs'de). L değeri genellikle manyetik kabuğun parametresi olarak alınır, orana eşit gerçek manyetik kabuğun jeomanyetik ekvator düzleminde Dünya'nın merkezinden Dünya'nın yarıçapına olan ortalama mesafesi.
Araştırma Tarihi
Mıknatıslanmış nesnelerin belirli bir yönde konumlandırılma yeteneği Çinliler tarafından birkaç bin yıl önce biliniyordu.
1544 yılında Alman bilim adamı Georg Hartmann manyetik eğimi keşfetti. Manyetik eğim, Dünya'nın manyetik alanının etkisi altındaki okun yatay düzlemden yukarı veya aşağı saptığı açıdır. Manyetik ekvatorun kuzeyindeki yarım kürede (coğrafi ekvatorla çakışmayan), okun kuzey ucu güneyde aşağı doğru sapar - tersi de geçerlidir. Manyetik ekvatorun kendisinde, manyetik alan çizgileri Dünya'nın yüzeyine paraleldir.
İlk kez, mıknatıslanmış nesnelerin böyle bir davranışına neden olan Dünya'nın manyetik alanının varlığına ilişkin varsayım şu şekilde ifade edildi: İngiliz doktor ve 1600'de doğa filozofu William Gilbert, bir manyetik cevher topu ve küçük bir demir okla yaptığı bir deneyi anlattığı De Magnete adlı kitabında. Gilbert, Dünya'nın büyük bir mıknatıs olduğu sonucuna vardı. İngiliz astronom Henry Gellibrand'ın gözlemleri, jeomanyetik alanın sabit olmadığını, yavaş değiştiğini gösterdi.
José de Acosta (Humboldt'a göre Jeofiziğin Kurucularından biri) Tarihinde (1590) ilk olarak manyetik sapma olmadan dört çizgi teorisine sahipti (pusulanın kullanımını, sapma açısını, Manyetik arasındaki farkları açıkladı) ve Kuzey Kutbu; sapmalar 15. yüzyılda bilinmesine rağmen, sapmaların bir noktadan diğerine dalgalanmasını tanımladı, sıfır sapma olan yerleri belirledi: örneğin, Azorlar).
Manyetik iğnenin kuzey-güney yönünden saptığı açıya manyetik sapma denir. Christopher Columbus, manyetik sapmanın sabit kalmadığını, değişimle değiştiğini keşfetti. coğrafi koordinatlar. Columbus'un keşfi, Dünya'nın manyetik alanıyla ilgili yeni bir çalışma için itici güç oldu: denizcilerin bu konuda bilgiye ihtiyacı vardı. Rus bilim adamı M. V. Lomonosov, 1759'da "Deniz Rotasının Büyük Doğruluğu Üzerine Söylev" adlı raporunda, pusula okumalarının doğruluğunu artırmak için değerli tavsiyeler verdi. Karasal manyetizmayı incelemek için M. V. Lomonosov, sistematik manyetik gözlemler yapmak için kalıcı noktalardan (rasathaneler) oluşan bir ağ kurulmasını önerdi; bu tür gözlemler denizde de yaygın olarak yapılmalıdır. Lomonosov'un manyetik gözlemevleri düzenleme fikri ancak 60 yıl sonra Rusya'da hayata geçirildi.
1831'de İngiliz kutup kaşifi John Ross, Kanada takımadalarında manyetik kutbu keşfetti - manyetik iğnenin işgal ettiği alan dikey pozisyon, yani eğim 90°'dir. 1841'de James Ross (John Ross'un yeğeni), Antarktika'da bulunan Dünya'nın diğer manyetik kutbuna ulaştı.
Carl Gauss (Alman Carl Friedrich Gauss), Dünya'nın manyetik alanının kökeni hakkında bir teori ortaya attı ve 1839'da bunun çoğunun Dünya'dan çıktığını kanıtladı ve değerlerindeki küçük, kısa sapmaların nedeni aranmalıdır. dış ortamda.
kaynak - Vikipedi
Ayrıca bölüme bakın- astronomi kitaplarını ücretsiz indirin
Ayrıca bölüme bakın- astronomik makaleleri ve özetleri ücretsiz indirin
Ayrıca bölüme bakın- çevrim içi satın al
Ayrıca bölüme bakın- bilimsel dergilerden makaleler
Neden Dünya'nın manyetik alanına ihtiyacınız 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 yörüngelerini değiştirir ve onları alan çizgisi boyunca yönlendirir.
Ayrıca manyetik alanımız sayesinde yeni teknolojiler çağına girdik. Çeşitli bellek sürücüleri (diskler, kartlar) kullanarak çalışan tüm modern, gelişmiş cihazlar doğrudan manyetik alana bağlıdır. Gerginliği ve istikrarı, kesinlikle tüm bilgileri, bilgisayar sistemlerini doğrudan etkiler, çünkü onların için gerekli tüm bilgiler. doğru işlem manyetik ortama yerleştirildi.
Bu nedenle, refahın olduğunu güvenle söyleyebiliriz. çağdaş uygarlık, teknolojilerinin "yaşayabilirliği" yakından gezegenimizin manyetik alanının durumuna bağlıdır.
Dünyanın manyetik alanı nedir?
dünyanın manyetik alanı manyetik kuvvetlerin hareket ettiği gezegenin etrafındaki bir alandır.
Kökenine gelince, bu soru henüz kesin olarak çözülmedi. Ancak çoğu araştırmacılar, gezegenimizin bir manyetik alanın varlığını çekirdeğe borçlu olduğuna inanma eğilimindedir. Bir iç katı kısım ve bir dış sıvı kısımdan oluşur. Dünyanın dönüşü, sıvı çekirdekte sabit akımlara katkıda bulunur. Bu da etraflarında bir manyetik alanın oluşmasına yol açar.
Güneş sistemindeki gezegenlerin çoğu değişen derecelerde manyetik alanlara sahiptir. Bunları dipol manyetik momentteki azalmaya göre sıralarsanız şu resmi elde edersiniz: Jüpiter, Satürn, Dünya, Merkür ve Mars. Asıl sebep oluşumu, sıvı bir çekirdeğin varlığıdır.
Geçen yüzyılda, çeşitli bilim adamları Dünya'nın manyetik alanı hakkında birkaç varsayım öne sürdüler. Bunlardan birine göre alan, gezegenin kendi ekseni etrafında dönmesi sonucunda ortaya çıkıyor.
Herhangi bir cisim döndüğünde bir manyetik alanın ortaya çıkması gerçeğinde yatan ilginç Barnet-Einstein etkisine dayanır. Bu etkideki atomlar kendi eksenleri etrafında döndükleri için kendi manyetik momentlerine sahiptir. 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, gezegenin yüzeyindeki yüklü parçacıkların (elektronların) dairesel hareketinden kaynaklanan bir manyetik alanın görünümüne dayanmaktadır. O da beceriksizdi. Elektronların hareketi çok zayıf bir alanın görünmesine neden olabilir, üstelik bu hipotez Dünya'nın manyetik alanının tersine dönmesini açıklamaz. Kuzey manyetik kutbunun kuzey coğrafi kutbu ile çakışmadığı bilinmektedir.
Güneş rüzgarı ve manto akıntıları
Dünya'nın ve güneş sisteminin diğer gezegenlerinin manyetik alanının oluşum mekanizması tam olarak anlaşılamamıştır ve şimdiye kadar bilim adamları için bir sır olarak kalmaktadır. Bununla birlikte, önerilen bir hipotez, gerçek alan indüksiyonunun tersini ve büyüklüğünü açıklamakta oldukça iyi bir iş çıkarıyor. Dünyanın iç akımlarının ve güneş rüzgarının çalışmasına dayanmaktadır.
Dünyanın iç akımları, çok iyi iletkenliğe sahip maddelerden oluşan mantoda akar. Çekirdek geçerli kaynaktır. Çekirdekten yeryüzüne enerji konveksiyonla aktarılır. Böylece, mantoda, yüklü parçacıkların iyi bilinen hareket yasasına göre bir manyetik alan oluşturan sabit bir madde hareketi vardır. Görünüşünü yalnızca iç akımlarla ilişkilendirirsek, dönüş yönü Dünya'nın dönüş yönüyle çakışan tüm gezegenlerin aynı manyetik alana sahip olması gerektiği ortaya çıkar. Ancak öyle değil. Jüpiter'in kuzey coğrafi kutbu kuzey manyetik kutbuyla çakışıyor.
Dünyanın manyetik alanının oluşumunda sadece iç akımlar yer almaz. Yüzeyinde meydana gelen reaksiyonların bir sonucu olarak Güneş'ten gelen yüksek enerjili parçacıklardan oluşan bir akım olan güneş rüzgarına tepki verdiği uzun zamandır bilinmektedir.
Güneş rüzgarı doğası gereği elektrik(yüklü parçacıkların hareketi). Dünyanın dönüşüyle sürüklenerek, Dünya'nın manyetik alanının ortaya çıkmasına neden olan dairesel bir akım yaratır.