Koja struja stvara Zemljino magnetsko polje. Atraktivna planeta. Za realizaciju projekta neophodno je

Većina planeta u Sunčevom sistemu ima magnetna polja u jednom ili drugom stepenu.
Posebna grana geofizike koja proučava porijeklo i prirodu Zemljinog magnetnog polja naziva se geomagnetizam. Geomagnetizam razmatra probleme nastanka i evolucije glavne, konstantne komponente geomagnetskog polja, prirodu varijabilne komponente (oko 1% glavnog polja), kao i strukturu magnetosfere - najviše magnetizirane slojeve plazme. Zemljine atmosfere, u interakciji sa sunčevim vjetrom i štiteći Zemlju od prodiranja kosmičkog zračenja. Važan zadatak je proučavanje obrazaca varijacija u geomagnetskom polju, budući da su uzrokovane vanjskim utjecajima povezanim prvenstveno sa sunčevom aktivnošću.

Ovo može biti iznenađujuće, ali danas ne postoji jedinstveno gledište o mehanizmu nastanka magnetnog polja planeta, iako je hipoteza o magnetnom hidrodinamo, zasnovana na priznavanju postojanja vodljivog tekućeg vanjskog jezgra, gotovo univerzalna. prihvaćeno. Toplotna konvekcija, odnosno miješanje tvari u vanjskom jezgru, doprinosi stvaranju prstenastih električnih struja. Brzina kretanja materije u gornjem dijelu tekućeg jezgra bit će nešto manja, au donjim slojevima - veća u odnosu na plašt u prvom slučaju i čvrsto jezgro u drugom. Takvi spori tokovi uzrokuju formiranje prstenastih (toroidalnih) električnih polja, zatvorenih oblika, koja se ne protežu izvan jezgre. Zbog interakcije toroidnih električnih polja s konvektivnim strujama, u vanjskom jezgru nastaje ukupno magnetsko polje dipolne prirode, čija se os približno poklapa sa osom rotacije Zemlje. Da bi se "pokrenuo" takav proces, potrebno je početno, barem vrlo slabo, magnetsko polje, koje se može generirati žiromagnetnim efektom kada se rotirajuće tijelo magnetizira u smjeru njegove ose rotacije.

Sunčev vjetar također igra važnu ulogu - protok nabijenih čestica, uglavnom protona i elektrona, koji dolaze sa Sunca. Za Zemlju je solarni vjetar tok nabijenih čestica u stalnom smjeru, a to nije ništa drugo do električna struja.

Prema definiciji smjera struje, ona je usmjerena u smjeru suprotnom kretanju negativno nabijenih čestica (elektrona), tj. od Zemlje do Sunca. Čestice koje formiraju solarni vjetar, koje imaju masu i naboj, odnose se gornjim slojevima atmosfere u smjeru Zemljine rotacije. Godine 1958. otkriven je pojas zračenja Zemlje. Ovo je ogromna zona u svemiru, koja pokriva Zemlju na ekvatoru. U pojasu zračenja, glavni nosioci naboja su elektroni. Njihova gustina je 2-3 reda veličine veća od gustine drugih nosilaca naboja. I tako postoji električna struja uzrokovana usmjerenim kružnim kretanjem čestica sunčevog vjetra, nošena kružnim kretanjem Zemlje, stvarajući elektromagnetno "vorteksno" polje.

Treba napomenuti da magnetni fluks uzrokovan strujom sunčevog vjetra prodire i kroz tok vruće lave koja rotira sa Zemljom unutar sebe. Kao rezultat ove interakcije, u njemu se inducira elektromotorna sila pod čijim utjecajem teče struja koja također stvara magnetsko polje. Kao rezultat toga, Zemljino magnetsko polje je rezultat interakcije jonosferske struje i struje lave.

Stvarna slika Zemljinog magnetnog polja ne zavisi samo od konfiguracije trenutnog sloja, već i od magnetnih svojstava zemljine kore, kao i od relativnog položaja magnetnih anomalija. Ovdje možemo povući analogiju s krugom sa strujom u prisustvu feromagnetnog jezgra i bez njega. Poznato je da feromagnetno jezgro ne samo da mijenja konfiguraciju magnetskog polja, već ga i značajno pojačava.

Pouzdano je utvrđeno da Zemljino magnetsko polje reaguje na sunčevu aktivnost, međutim, ako nastanak magnetnog polja planeta povežemo samo sa trenutnim slojevima u tečnom jezgru koji su u interakciji sa Sunčevim vetrom, onda možemo zaključiti da su planete solarni sistem, koji ima isti smjer rotacije, mora imati magnetna polja istog smjera. Međutim, na primjer, Jupiter opovrgava ovu izjavu.

Zanimljivo je da kada solarni vetar stupi u interakciju sa pobuđenim magnetnim poljem Zemlje, na Zemlju deluje obrtni moment usmeren ka rotaciji Zemlje. Dakle, Zemlja se, u odnosu na solarni vjetar, ponaša slično kao samopobudni DC motor. Izvor energije (generator) u ovom slučaju je Sunce. Budući da i magnetsko polje i moment koji djeluje na Zemlju zavise od Sunčeve struje, a ovo posljednje od stepena Sunčeve aktivnosti, onda bi sa povećanjem solarne aktivnosti trebao rasti i moment koji djeluje na Zemlju i brzina njene rotacije. povećati.

Komponente geomagnetskog polja

Zemljino magnetsko polje (geomagnetno polje) može se podijeliti na sljedeća tri glavna dijela - glavno (unutrašnje) magnetno polje Zemlje, uključujući globalne anomalije, magnetna polja lokalnih područja vanjskih ljuski, naizmjenična (vanjska) magnetna polja Zemlje.

1. GLAVNO MAGNETNO POLJE ZEMLJE (unutrašnje) , doživljavaju spore promjene tokom vremena (sekularne varijacije) s periodima od 10 do 10.000 godina, koncentrisane u intervalima od 10–20, 60–100, 600–1200 i 8000 godina. Ovo posljednje je povezano s promjenom dipolnog magnetskog momenta za faktor 1,5–2.

Linije magnetnog polja koje je kreirao kompjuterski model geodinama pokazuju kako je struktura Zemljinog magnetnog polja jednostavnija izvan njega nego unutar jezgra (zamršene cijevi u centru). Na površini Zemlje, većina linija magnetnog polja izlazi iznutra (duge žute cijevi) na južnom polu i ulaze unutra (duge plave cijevi) blizu sjevernog pola.

Većina ljudi obično ne razmišlja o tome zašto igla kompasa pokazuje sjever ili jug. Ali magnetni polovi planete nisu uvijek bili pozicionirani kao danas.

Istraživanja minerala pokazuju da je Zemljino magnetno polje promijenilo svoju orijentaciju sa sjevera na jug i natrag stotine puta tokom 4-5 milijardi godina postojanja planete. Međutim, ništa slično se nije dogodilo u proteklih 780 hiljada godina, uprkos činjenici da je prosječni period okretanja magnetnih polova 250 hiljada godina. Osim toga, geomagnetno polje je oslabilo za skoro 10% otkako je prvi put izmjereno 1930-ih. XIX vijeka (tj. skoro 20 puta brže nego da je, izgubivši izvor energije, prirodno smanjio svoju snagu). Dolazi li sljedeći pomak?

Izvor oscilacija magnetnog polja skriven je u centru Zemlje. Naša planeta, kao i druga tijela u Sunčevom sistemu, stvara svoje magnetsko polje uz pomoć unutrašnjeg generatora, čiji je princip rada isti kao i konvencionalni električni, pretvarajući kinetičku energiju svojih pokretnih čestica u elektromagnetno polje. U električnom generatoru kretanje se događa u zavojima zavojnice, a unutar planete ili zvijezde - u provodljivoj tečnoj tvari. Ogromna masa rastopljenog gvožđa sa zapreminom 5 puta većom od Mesečeve kruži u jezgru Zemlje, formirajući takozvani geodinamo.

Tokom proteklih deset godina, naučnici su razvili nove pristupe proučavanju rada geodinama i njegovih magnetnih svojstava. Sateliti prenose jasne snimke geomagnetnog polja na Zemljinoj površini, a moderne tehnike kompjuterskog modeliranja i laboratorijski kreirani fizički modeli pomažu u tumačenju podataka orbitalnih opservacija. Eksperimenti su doveli naučnike do novog objašnjenja kako se repolarizacija dešavala u prošlosti i kako može početi u budućnosti.

Zemljina unutrašnjost sadrži rastopljeno vanjsko jezgro, gdje složena turbulentna konvekcija stvara geomagnetno polje.

Geodinamo energija

Šta pokreće geodinamo? Do 40-ih godina. prošlog veka, fizičari su prepoznali tri neophodna uslova za formiranje magnetnog polja planete, a na tim odredbama su se zasnivale i naknadne naučne konstrukcije. Prvi uslov je velika zapremina električno provodljive tečne mase, zasićene gvožđem, koja formira spoljašnje jezgro Zemlje. Ispod njega se nalazi unutrašnje jezgro Zemlje, koje se sastoji od gotovo čistog gvožđa, a iznad njega 2.900 km čvrste stene, gustog plašta i tanke kore, formirajući kontinente i okeansko dno. Pritisak na jezgro koji stvaraju zemljina kora i plašt je 2 miliona puta veći nego na površini Zemlje. Temperatura jezgra je takođe izuzetno visoka - oko 5000o Celzijusa, koliko i temperatura površine Sunca.

Gore opisani parametri ekstremnog okruženja predodređuju drugi zahtjev za rad geodinama: potrebu za izvorom energije za pokretanje tečne mase. Unutrašnja energija, dijelom termičkog, a dijelom hemijskog porijekla, stvara uslove izbacivanja unutar jezgra. Jezgro se više zagrijava na dnu nego na vrhu. (Visoke temperature su "zazidane" unutar njega od formiranja Zemlje.) To znači da toplija, manje gusta metalna komponenta jezgra ima tendenciju da raste. Kada tečna masa dosegne gornje slojeve, gubi dio svoje topline, dajući je plaštu iznad njega. Zatim se tečno gvožđe hladi, postajući gušće od okolne mase, i tone. Proces premeštanja toplote podizanjem i spuštanjem tečne mase naziva se toplotna konvekcija.

Treći neophodan uslov za održavanje magnetnog polja je rotacija Zemlje. Rezultirajuća Coriolisova sila odbija kretanje rastuće tekuće mase unutar Zemlje na isti način kao što okreće oceanske struje i tropske ciklone, čiji su vrtlozi kretanja vidljivi na satelitskim snimcima. U središtu Zemlje, Coriolisova sila uvija rastuću tečnu masu u vadičep ili spiralu, poput labave opruge.

Zemlja ima tečnu masu bogatu gvožđem koncentrisanu u svom centru, dovoljnu energiju da podrži konvekciju i Coriolisovu silu da vrti konvekcijske struje. Ovaj faktor je izuzetno važan za održavanje rada geodinama milionima godina. Ali potrebno je novo znanje kako bi se odgovorilo na pitanje kako nastaje magnetsko polje i zašto polovi s vremena na vrijeme mijenjaju mjesta.

Repolarizacija

Naučnici su se dugo pitali zašto Zemljini magnetni polovi s vremena na vrijeme mijenjaju mjesta. Nedavna istraživanja vrtložnih kretanja rastopljenih masa unutar Zemlje omogućavaju razumijevanje kako dolazi do repolarizacije.

Na granici plašta i jezgra otkriveno je magnetsko polje, mnogo intenzivnije i složenije od polja jezgra, unutar kojeg se formiraju magnetne oscilacije. Električne struje koje nastaju u jezgru sprečavaju direktna mjerenja njegovog magnetnog polja.

Važno je da se većina geomagnetnog polja stvara samo u četiri široka područja na granici jezgra-plašt. Iako geodinamo proizvodi jako magnetsko polje, samo 1% njegove energije putuje izvan jezgre. Opća konfiguracija magnetnog polja mjerena na površini naziva se dipol, koji je većinu vremena orijentiran duž Zemljine ose rotacije. Kao iu polju linearnog magneta, glavni geomagnetski tok je usmjeren od centra Zemlje na južnoj hemisferi i prema centru na sjevernoj hemisferi. (Igla kompasa pokazuje na sjeverni geografski pol, pošto je južni magnetni pol dipola u blizini.) Svemirska posmatranja su pokazala da magnetni tok ima neravnomjernu globalnu distribuciju, a najveća napetost se može vidjeti na obali Antarktika, ispod sjevera. Amerika i Sibir.

Ulrich R. Christensen sa Instituta Max Planck za istraživanje solarnog sistema u Katlenburg-Lindau, Njemačka, vjeruje da ove ogromne površine zemlje postoje hiljadama godina i da se održavaju konvekcijom koja se stalno razvija unutar jezgra. Mogu li slične pojave biti uzrok zaokretanja polova? Istorijska geologija pokazuje da su se promjene polova dešavale u relativno kratkim vremenskim periodima - od 4 hiljade do 10 hiljada godina. Da je geodinamo prestao da radi, dipol bi postojao još 100 hiljada godina. Brza promjena polariteta daje razloga vjerovati da neka nestabilna pozicija narušava prvobitni polaritet i uzrokuje novu promjenu polova.

U nekim slučajevima, tajanstvena nestabilnost može se objasniti nekom haotičnom promjenom u strukturi magnetskog fluksa, što samo slučajno dovodi do repolarizacije. Međutim, učestalost promjene polariteta, koja je postajala sve stabilnija u posljednjih 120 miliona godina, ukazuje na mogućnost vanjske regulacije. Jedan od razloga za to može biti temperaturna razlika u donjem sloju plašta i kao rezultat toga promjena prirode izlivanja jezgra.

Neki simptomi repolarizacije su identificirani prilikom analize karata napravljenih od satelita Magsat i Oersted. Gauthier Hulot i njegove kolege sa Geofizičkog instituta u Parizu primijetili su da se dugoročne promjene u geomagnetskom polju dešavaju na granici jezgra-plašt na mjestima gdje je smjer geomagnetnog toka suprotan od normalnog za datu hemisferu. Najveće takozvano obrnuto magnetno polje proteže se od južnog vrha Afrike na zapad do Južne Amerike. U ovoj oblasti, magnetni tok je usmjeren prema unutra, prema jezgru, dok je najveći dio na južnoj hemisferi usmjeren iz centra.

Regije u kojima je magnetsko polje usmjereno u suprotnom smjeru za datu hemisferu nastaju kada se uvijene i namotane linije magnetskog polja slučajno probiju izvan Zemljinog jezgra. Područja obrnutog magnetnog polja mogu značajno oslabiti magnetsko polje na površini Zemlje, zvano dipol, i ukazati na početak preokreta Zemljinih polova. Pojavljuju se kada rastuća tečna masa gura horizontalne magnetne linije prema gore u rastopljenom vanjskom jezgru. Ovo konvektivno izlivanje ponekad uvija i istiskuje magnetnu(e) liniju(e). Istovremeno, rotacijske sile Zemlje uzrokuju spiralnu cirkulaciju taline, koja može zategnuti petlju na ekstrudiranoj magnetskoj liniji (b). Kada je sila uzgona dovoljno jaka da izbaci petlju iz jezgre, na granici jezgra-plašt formira se par mrlja magnetnog fluksa.

Najznačajnije otkriće napravljeno upoređivanjem najnovijih Oerstedovih mjerenja s onima iz 1980. godine bilo je da se nova područja magnetnih preokreta nastavljaju formirati, na primjer na granici jezgra-plašt ispod istočne obale Sjeverne Amerike i Arktika. Štaviše, ranije identifikovana područja su porasla i lagano se pomerila prema polovima. Krajem 80-ih. XX vijek David Gubbins sa Univerziteta u Leedsu u Engleskoj, proučavajući stare mape geomagnetnog polja, primijetio je da širenje, rast i pomak u smjeru polova sekcija inverznog magnetnog polja objašnjava pad snage dipola tokom istorijskog vremena.

Prema teorijskim principima o linijama magnetnog polja, mali i veliki vrtlozi koji nastaju u tečnom mediju jezgra pod uticajem Coriolisove sile uvijaju linije polja u čvor. Svaka rotacija skuplja sve više i više linija sile u jezgru, čime se povećava energija magnetnog polja. Ako se proces nesmetano nastavi, magnetsko polje se intenzivira u nedogled. Međutim, električni otpor raspršuje i poravnava zavoje linija polja dovoljno da zaustavi spontani rast magnetnog polja i nastavi reprodukciju unutrašnje energije.

Područja intenzivnih magnetnih normalnih i obrnutih polja formiraju se na granici jezgra-plašt, gdje mali i veliki vrtlozi stupaju u interakciju s magnetnim poljima istok-zapad, opisanim kao toroidna, koja prodiru u jezgro. Turbulentna kretanja fluida mogu uvrnuti toroidalne linije polja u petlje koje se nazivaju poloidna polja, koja imaju orijentaciju sjever-jug. Ponekad se uvijanje javlja kada se tečna masa podigne. Ako je takvo izlijevanje dovoljno snažno, vrh poloidne petlje se istiskuje iz jezgra (vidi umetak lijevo). Kao rezultat ovog izbacivanja, formiraju se dva dijela u kojima petlja prelazi granicu jezgra-plašt. Na jednom od njih nastaje smjer magnetskog fluksa koji se poklapa sa općim smjerom dipolnog polja u datoj hemisferi; u drugom dijelu tok je usmjeren u suprotnom smjeru.

Kada rotacija približi dio obrnutog magnetskog polja geografskom polu nego dio s normalnim fluksom, dolazi do slabljenja dipola, koji je najranjiviji u blizini svojih polova. Ovo može objasniti obrnuto magnetsko polje u južnoj Africi. Sa globalnim početkom okretanja polova, područja obrnutih magnetnih polja mogu rasti u cijelom regionu u blizini geografskih polova.

Konturne karte Zemljinog magnetnog polja na granici jezgro-plašt, sastavljene iz satelitskih mjerenja, pokazuju da je najveći dio magnetskog fluksa usmjeren od centra Zemlje na južnoj hemisferi i prema centru na sjevernoj hemisferi. Ali u nekim oblastima se pojavljuje suprotna slika. Oblasti obrnutog magnetnog polja porasle su u broju i veličini između 1980. i 2000. Ako bi ispunile cijeli prostor na oba pola, mogla bi doći do repolarizacije.

Modeli okretanja polova

Mape magnetnog polja pokazuju kako je, s normalnim polaritetom, većina magnetnog fluksa usmjerena od centra Zemlje (žuto) na južnoj hemisferi i prema njenom centru (plavo) na sjevernoj hemisferi (a). Početak repolarizacije je obilježen pojavom nekoliko područja obrnutog magnetskog polja (plavo na južnoj hemisferi i žuto na sjevernoj hemisferi), što podsjeća na formiranje njegovih sekcija na granici jezgra-plašt. Tijekom otprilike 3 tisuće godina smanjili su snagu dipolnog polja, koje je zamijenjeno slabijim, ali složenijim prijelaznim poljem na granici jezgra-plašt (b). Preokreti polova postali su česta pojava nakon 6 hiljada godina, kada su sekcije obrnutog magnetnog polja (c) počele da dominiraju na granici jezgra-plašt. Do tog vremena, potpuni preokret polova se također manifestirao na površini Zemlje. Ali tek nakon još 3 hiljade godina došlo je do potpune zamjene dipola, uključujući i Zemljino jezgro (d).

Šta se danas dešava sa unutrašnjim magnetnim poljem?

Većina nas zna da geografski polovi stalno čine složena petljasta kretanja u pravcu dnevne rotacije Zemlje (precesija ose sa periodom od 25.776 godina). Tipično, ova kretanja se dešavaju u blizini imaginarne ose rotacije Zemlje i ne dovode do primjetnih klimatskih promjena. Pročitajte više o pomaku polova. Ali malo ljudi je primijetilo da se krajem 1998. ukupna komponenta ovih pokreta promijenila. U roku od mjesec dana, pol se pomjerio prema Kanadi za 50 kilometara. Trenutno, Sjeverni pol "puzi" duž 120. paralele zapadne geografske dužine. Može se pretpostaviti da bi se, ako se trenutni trend kretanja polova nastavi do 2010. godine, sjeverni pol mogao pomjeriti za 3-4 hiljade kilometara. Krajnja tačka nanošenja su Velika medvjeđa jezera u Kanadi. Južni pol će se prema tome pomjeriti iz centra Antarktika u Indijski okean.

Pomicanje magnetnih polova se bilježi od 1885. Tokom proteklih 100 godina, magnetni pol na južnoj hemisferi se pomjerio za skoro 900 km i ušao u Indijski okean. Najnoviji podaci o stanju arktičkog magnetnog pola (koji se kreće prema istočnosibirskoj svjetskoj magnetskoj anomaliji kroz Arktički ocean): pokazali su da je od 1973. do 1984. njegova kilometraža bila 120 km, od 1984. do 1994. godine. – više od 150 km. Karakteristično je da su ovi podaci proračunati, ali su potvrđeni konkretnim mjerenjima sjevernog magnetnog pola.Prema podacima početkom 2002. godine, brzina drifta sjevernog magnetnog pola porasla je sa 10 km/godišnje 70-ih na 40 km/god 2001. godine.

Osim toga, jačina Zemljinog magnetnog polja opada, i to vrlo neravnomjerno. Tako se u protekle 22 godine smanjio u prosjeku za 1,7 posto, au nekim regijama - na primjer, u južnom Atlantskom okeanu - za 10 posto. Međutim, na nekim mjestima na našoj planeti jačina magnetnog polja je, suprotno općem trendu, čak neznatno porasla.

Naglašavamo da ubrzanje kretanja polova (u prosjeku za 3 km/godišnje po deceniji) i njihovo kretanje duž koridora inverzije magnetnih polova (više od 400 paleoinverzija omogućilo je identifikaciju ovih koridora) navodi na sumnju da je ovo kretanje polova ne treba posmatrati kao ekskurziju, i preokret Zemljinog magnetnog polja.

Ubrzanje može dovesti pomicanje polova i do 200 km godišnje, tako da će se preokret odvijati mnogo brže nego što očekuju istraživači koji su daleko od profesionalnih procena stvarnih procesa preokreta polariteta.

U istoriji Zemlje, promjene položaja geografskih polova dešavale su se više puta, a ovaj fenomen je prvenstveno povezan sa glacijacijom ogromnih površina kopna i dramatičnim promjenama klime cijele planete. Ali samo posljednja katastrofa, najvjerovatnije povezana s pomakom polova, koja se dogodila prije oko 12 hiljada godina, dobila je odjeka u ljudskoj istoriji. Svi znamo da su mamuti izumrli. Ali sve je bilo mnogo ozbiljnije.

Nesumnjivo je izumiranje stotina životinjskih vrsta. Postoje rasprave o potopu i smrti Atlantide. Ali jedno je sigurno - odjeci najveće katastrofe u ljudskom sjećanju imaju stvarnu osnovu. A to je najvjerovatnije uzrokovano pomakom polova od samo 2000 km.

Model ispod prikazuje magnetno polje unutar jezgra (gomila linija polja u centru) i izgled dipola (duge zakrivljene linije) 500 godina (a) prije sredine repolarizacije magnetnog dipola (b) i 500 godina kasnije u fazi njegovog završetka (c).

Magnetno polje Zemljine geološke prošlosti

Tokom proteklih 150 miliona godina, repolarizacija se dogodila stotine puta, o čemu svjedoče minerali magnetizirani Zemljinim poljem tokom zagrijavanja stijena. Zatim su se stijene ohladile, a minerali su zadržali svoju prethodnu magnetsku orijentaciju.

Skala preokreta magnetnog polja: I – za posljednjih 5 miliona godina; II – tokom poslednjih 55 miliona godina. Crna boja – normalna magnetizacija, bela boja – reverzna magnetizacija (prema W.W. Harland et al., 1985.)

Preokreti magnetnog polja su promjena predznaka osi simetričnog dipola. B. Brun je 1906. godine, mjereći magnetska svojstva neogena, relativno mlade lave u centralnoj Francuskoj, otkrio da je njihova magnetizacija suprotna u smjeru modernog geomagnetnog polja, odnosno da su sjeverni i južni magnetni pol zamijenili mjesta. Prisustvo obrnuto magnetiziranih stijena nije posljedica nekih neuobičajenih uslova u vrijeme njegovog nastanka, već rezultat inverzije Zemljinog magnetnog polja u ovom trenutku. Obrnuti polaritet geomagnetskog polja je najvažnije otkriće u paleomagnetologiji, koje je omogućilo stvaranje nove nauke magnetostratigrafije, koja proučava podjelu naslaga stijena na osnovu njihove direktne ili reverzne magnetizacije. A ovdje je glavna stvar dokazati sinhronicitet ovih preokreta znakova na cijelom svijetu. U ovom slučaju, geolozi imaju vrlo efikasnu metodu za korelaciju sedimenata i događaja u svojim rukama.

U stvarnom magnetnom polju Zemlje, vrijeme tokom kojeg se mijenja znak polariteta može biti kratko, do hiljadu godina ili milioni godina.
Vremenski intervali prevlasti bilo kojeg polariteta nazivaju se geomagnetnim epohama, a nekima od njih daju se imena istaknutih geomagnetologa Brunessa, Matuyame, Gausa i Hilberta. Unutar epoha razlikuju se kraći intervali jednog ili drugog polariteta, koji se nazivaju geomagnetne epizode. Najefikasnija identifikacija intervala direktnog i obrnutog polariteta geomagnetskog polja izvršena je za geološki mlade tokove lave na Islandu, Etiopiji i drugim mjestima. Ograničenje ovih studija je to što je erupcija lave bila povremeni proces, pa je moguće da je neka magnetna epizoda propuštena.

Kada je postalo moguće odrediti položaj paleomagnetskih polova u vremenskom intervalu koji nas zanima pomoću odabranih stijena iste starosti, ali uzetih na različitim kontinentima, pokazalo se da je izračunati prosječni pol, recimo, za stijene gornje jure ( 170 - 144 miliona godina) Severne Amerike i isti pol za iste stene u Evropi biće na različitim mestima. Izgledalo je kao da postoje dva sjeverna pola, što se ne može dogoditi sa dipolnim sistemom. Da bi postojao jedan severni pol, položaj kontinenata na površini Zemlje morao je da se promeni. U našem slučaju to je značilo konvergenciju Evrope i Sjeverne Amerike sve dok im se rubovi šelfa ne poklope, odnosno do dubine okeana od oko 200 m. Drugim riječima, ne kreću se polovi, već kontinenti.

Korištenje paleomagnetske metode omogućilo je da se izvrše detaljne rekonstrukcije otvaranja relativno mladih Atlantskog, Indijskog i Arktičkog oceana i da se razumije povijest razvoja starijeg Tihog oceana. Sadašnji raspored kontinenata rezultat je raspada superkontinenta Pangea, koji je počeo prije oko 200 miliona godina. Linearno magnetsko polje okeana omogućava određivanje brzine kretanja ploča, a njegov obrazac pruža najbolje informacije za geodinamičku analizu.

Zahvaljujući paleomagnetskim studijama, ustanovljeno je da je do razdvajanja Afrike i Antarktika došlo prije 160 miliona godina. Najdrevnije anomalije stare 170 miliona godina (srednja jura) pronađene su uz rubove Atlantika uz obale Sjeverne Amerike i Afrike. Ovo je vrijeme kada je superkontinent počeo da se raspada. Južni Atlantik je nastao prije 120 - 110 miliona godina, a Sjeverni Atlantik mnogo kasnije (prije 80 - 65 miliona godina) itd. Slični primjeri mogu se dati za bilo koji okean i, kao da se „čita“ paleomagnetski zapis, može se rekonstruirati povijest njihovog razvoja i kretanja litosferskih ploča.

Svjetske anomalije– odstupanja od ekvivalentnog dipola do 20% intenziteta pojedinačnih područja sa karakterističnim dimenzijama do 10.000 km. Ova anomalna polja doživljavaju sekularne varijacije, što rezultira promjenama tokom vremena tokom mnogo godina i stoljeća. Primjeri anomalija: Brazilska, Kanadska, Sibirska, Kurska. U toku sekularnih varijacija, globalne anomalije se pomiču, dezintegriraju i ponovo nastaju. Na niskim geografskim širinama postoji zapadni pomak u geografskoj dužini brzinom od 0,2° godišnje.

2. MAGNETNA POLJA LOKALNIH PODRUČJA vanjske školjke dužine od nekoliko do stotina kilometara. Oni su uzrokovani magnetizacijom stijena u gornjem sloju Zemlje, koje čine zemljinu koru i nalaze se blizu površine. Jedna od najmoćnijih je Kurska magnetna anomalija.

3. ALTERNATIVNO MAGNETNO POLJE ZEMLJE (također se naziva eksternim) određuju izvori u obliku strujnih sistema koji se nalaze izvan zemljine površine iu njenoj atmosferi. Glavni izvori takvih polja i njihovih promjena su korpukularni tokovi magnetizirane plazme koji dolaze sa Sunca zajedno sa solarnim vjetrom i formiraju strukturu i oblik Zemljine magnetosfere.

Prije svega, jasno je da ova struktura ima „slojeviti“ oblik. Međutim, ponekad se može uočiti „pucanje“ gornjih slojeva, koje se očito javlja pod utjecajem sve većeg sunčevog vjetra. Na primjer kao ovdje:

Istovremeno, stepen „zagrevanja“ zavisi od brzine i gustine Sunčevog vetra u tom trenutku, odražava se u skali boja od žute do ljubičaste, što zapravo odražava količinu pritiska na magnetno polje u ovu zonu (gore desno).

Struktura magnetnog polja Zemljine atmosfere (Zemljino vanjsko magnetsko polje)

Na magnetsko polje Zemlje utiče tok magnetizovane solarne plazme. Kao rezultat interakcije sa Zemljinim poljem, formira se vanjska granica magnetnog polja blizu Zemlje, tzv. magnetopauza. Ograničava Zemljinu magnetosferu. Usljed utjecaja solarnih korpuskularnih tokova, veličina i oblik magnetosfere se konstantno mijenjaju, a nastaje naizmjenično magnetsko polje, određeno vanjskim izvorima. Njegova varijabilnost duguje svoje porijeklo trenutnim sistemima koji se razvijaju na različitim visinama od nižih slojeva jonosfere do magnetopauze. Promjene Zemljinog magnetskog polja tokom vremena, uzrokovane različitim razlozima, nazivaju se geomagnetnim varijacijama, koje se razlikuju kako po trajanju, tako i po svojoj lokalizaciji na Zemlji i u njenoj atmosferi.

Magnetosfera je područje blizu Zemlje koje kontroliše Zemljino magnetno polje. Magnetosfera nastaje kao rezultat interakcije Sunčevog vjetra sa plazmom gornje atmosfere i Zemljinim magnetnim poljem. Oblik magnetosfere je šupljina i dugačak rep, koji ponavljaju oblik linija magnetnog polja. Podsolarna tačka je u prosjeku na udaljenosti od 10 Zemljinih radijusa, a rep magnetosfere se proteže izvan orbite Mjeseca. Topologija magnetosfere određena je područjima invazije solarne plazme u magnetosferu i prirodom strujnih sistema.

Rep magnetosfere formiraju linije sile Zemljinog magnetnog polja, koje izlaze iz polarnih oblasti i protežu se pod uticajem sunčevog vetra do stotina Zemljinih radijusa od Sunca do noćne strane Zemlje. Kao rezultat toga, čini se da plazma solarnog vjetra i solarnih korpuskularnih tokova teku oko Zemljine magnetosfere, dajući joj neobičan oblik repa.
U repu magnetosfere, na velikim udaljenostima od Zemlje, jačina Zemljinog magnetnog polja, a samim tim i njihova zaštitna svojstva, su oslabljene, a neke čestice solarne plazme mogu prodrijeti i ući u unutrašnjost Zemljine magnetosfere i magnetne zamke radijacionih pojaseva. Prodirući u glavu magnetosfere u područje auroralnih ovala pod utjecajem promjenjivog pritiska sunčevog vjetra i međuplanetarnog polja, rep služi kao mjesto za formiranje tokova taložnih čestica, izazivajući aurore i auroralne struje. Magnetosfera je odvojena od međuplanetarnog prostora magnetopauzom. Duž magnetopauze, čestice korpuskularnih tokova teku oko magnetosfere. Uticaj Sunčevog vjetra na Zemljino magnetsko polje je ponekad vrlo jak. Magnetopauza je vanjska granica Zemljine (ili planete) magnetosfere, na kojoj je dinamički pritisak sunčevog vjetra uravnotežen pritiskom vlastitog magnetnog polja. Sa tipičnim parametrima solarnog vjetra, subsolarna tačka je 9-11 Zemljinih radijusa udaljena od centra Zemlje. Tokom perioda magnetnih poremećaja na Zemlji, magnetopauza može ići izvan geostacionarne orbite (6,6 Zemljinih radijusa). Sa slabim solarnim vjetrom, podsolarna tačka se nalazi na udaljenosti od 15-20 Zemljinih radijusa.

Geomagnetske varijacije

Promjene Zemljinog magnetnog polja tokom vremena pod utjecajem različitih faktora nazivaju se geomagnetne varijacije. Razlika između uočene jačine magnetnog polja i njegove prosječne vrijednosti tokom bilo kojeg dugog vremenskog perioda, na primjer, mjesec ili godinu, naziva se geomagnetska varijacija. Prema zapažanjima, geomagnetske varijacije se kontinuirano mijenjaju tokom vremena, a takve promjene su često periodične.

Dnevne varijacije geomagnetna polja nastaju redovno, uglavnom zbog strujanja u Zemljinoj jonosferi uzrokovanih promjenama u osvjetljenosti Zemljine jonosfere Suncem tokom dana.

Dnevna geomagnetna varijacija za period 19.03.2010. 12:00 do 21.03.2010. 00:00

Zemljino magnetsko polje je opisano sa sedam parametara. Da bismo izmjerili Zemljino magnetsko polje u bilo kojoj tački, moramo izmjeriti smjer i jačinu polja. Parametri koji opisuju smjer magnetskog polja: deklinacija (D), nagib (I). D i I se mjere u stepenima. Opću jačinu polja (F) opisuje horizontalna komponenta (H), vertikalna komponenta (Z) i sjeverna (X) i istočna (Y) komponenta horizontalnog intenziteta. Ove komponente se mogu izmjeriti u Oerstedima (1 Oersted = 1 Gauss), ali obično u nanoTesla (1nT x 100,000 = 1 Oersted).

Nepravilne varijacije magnetna polja nastaju zbog uticaja toka solarne plazme (solarnog vetra) na Zemljinu magnetosferu, kao i promena unutar magnetosfere i interakcije magnetosfere sa jonosferom.

Slika ispod prikazuje (s lijeva na desno) slike trenutnog magnetnog polja, tlaka, konvekcijskih struja u jonosferi, kao i grafikone promjena brzine i gustine sunčevog vjetra (V, Dens) i vrijednosti vertikalne i istočne komponente Zemljinog vanjskog magnetskog polja.

Varijacije od 27 dana postoje kao tendencija ponavljanja povećanja geomagnetne aktivnosti svakih 27 dana, što odgovara periodu rotacije Sunca u odnosu na zemaljskog posmatrača. Ovaj obrazac je povezan sa postojanjem dugovječnih aktivnih područja na Suncu, uočenih tokom nekoliko solarnih revolucija. Ovaj obrazac se manifestuje u obliku 27-dnevne ponovljivosti magnetske aktivnosti i magnetnih oluja.

Sezonske varijacije magnetna aktivnost se pouzdano identifikuje na osnovu prosečnih mesečnih podataka o magnetnoj aktivnosti dobijenih obradom posmatranja tokom nekoliko godina. Njihova amplituda raste sa povećanjem ukupne magnetske aktivnosti. Utvrđeno je da sezonske varijacije u magnetnoj aktivnosti imaju dva maksimuma, koji odgovaraju periodima ekvinocija, i dva minimuma, koji odgovaraju periodima solsticija. Razlog za ove varijacije je formiranje aktivnih regija na Suncu, koje su grupisane u zonama od 10 do 30° sjeverne i južne heliografske širine. Stoga je u periodima ekvinocija, kada se ravni Zemljinog i Sunčevog ekvatora poklapaju, Zemlja najosjetljivija na djelovanje aktivnih područja na Suncu.

11 godina varijacija. Veza između solarne i magnetske aktivnosti najjasnije se očituje kada se uporede duge serije posmatranja, višestruki 11-godišnjim periodima solarne aktivnosti. Najpoznatija mjera solarne aktivnosti je broj sunčevih pjega. Utvrđeno je da u godinama maksimalnog broja sunčevih pjega i magnetna aktivnost dostiže najveću vrijednost, ali povećanje magnetne aktivnosti nešto kasni u odnosu na povećanje sunčeve aktivnosti, tako da je u prosjeku ovo kašnjenje godinu dana.

Vjekovne varijacije – spore varijacije elemenata zemaljskog magnetizma sa periodima od nekoliko godina ili više. Za razliku od dnevnih, sezonskih i drugih varijacija vanjskog porijekla, sekularne varijacije su povezane s izvorima koji leže unutar Zemljinog jezgra. Amplituda sekularnih varijacija dostiže desetine nT/godišnje; promjene u prosječnim godišnjim vrijednostima takvih elemenata nazivaju se sekularna varijacija. Izolinije sekularnih varijacija koncentrisane su oko nekoliko tačaka - centara ili žarišta sekularne varijacije, u tim centrima veličina sekularne varijacije dostiže svoje maksimalne vrijednosti.

Magnetna oluja - uticaj na ljudski organizam

Lokalne karakteristike magnetnog polja se mijenjaju i fluktuiraju, ponekad po mnogo sati, a zatim se vraćaju na prethodni nivo. Ova pojava se naziva magnetna oluja. Magnetne oluje često počinju iznenada i istovremeno širom svijeta.

Dan nakon sunčeve baklje, udarni val solarnog vjetra stiže do Zemljine orbite i počinje magnetna oluja. Ozbiljno bolesni pacijenti jasno reaguju od prvih sati nakon baklje na Suncu, ostali - od trenutka kada je oluja počela na Zemlji. Ono što je svima zajedničko je promjena bioritma tokom ovih sati. Broj slučajeva infarkta miokarda raste dan nakon izbijanja (oko 2 puta više u odnosu na magnetno mirne dane). Istog dana počinje magnetosferska oluja uzrokovana bakljom. Kod apsolutno zdravih ljudi se aktivira imunološki sistem, može doći do povećanja performansi i poboljšanja raspoloženja.

Bilješka: geomagnetno zatišje, koje traje nekoliko dana ili više uzastopno, na mnogo načina djeluje depresivno na tijelo stanovnika grada, poput oluje - izaziva depresiju i oslabljen imunitet. Lagano „odbijanje“ magnetnog polja u opsegu Kp = 0 – 3 pomaže da se lakše izdrže promjene atmosferskog tlaka i drugih vremenskih faktora.

Prihvaćena je sljedeća gradacija vrijednosti Kp indeksa:

Kp = 0-1 – geomagnetna situacija mirna (mirna);

Kp = 1-2 – geomagnetni uslovi od mirnih do blago poremećenih;

Kp = 3-4 – od blago poremećenog do poremećenog;

Kp = 5 i više – slaba magnetna oluja (nivo G1);

Kp = 6 i više – prosječna magnetna oluja (nivo G2);

Kp = 7 i više – jaka magnetna oluja (nivo G3); moguće nesreće, pogoršanje zdravlja ljudi koji ovise o vremenskim prilikama

Kp = 8 i više – veoma jaka magnetna oluja (nivo G4);

Kp = 9 – izuzetno jaka magnetna oluja (nivo G5) – maksimalna moguća vrijednost.

Online promatranje stanja magnetosfere i magnetnih oluja ovdje:

Kao rezultat brojnih studija sprovedenih na Institutu za svemirska istraživanja (IKI), Institutu za zemaljski magnetizam, jonosferu i širenje radio talasa (IZMIRAN), Medicinska akademija. NJIH. Sečenova i Instituta za medicinske i biološke probleme Ruske akademije nauka, pokazalo se da je tokom geomagnetnih oluja kod pacijenata sa patologijama kardiovaskularnog sistema, posebno onih koji su pretrpeli infarkt miokarda, krvni pritisak skočio, viskozitet krvi primetno povećan, brzina njegovog protoka u kapilarama se usporila, a vaskularni tonus se promijenio i aktivirali hormoni stresa.

Promjene su se desile i u organizmu nekih zdravih ljudi, ali su uglavnom izazivale umor, smanjenu pažnju, glavobolju, vrtoglavicu i nisu predstavljale ozbiljnu opasnost. Tijela astronauta su nešto jače reagirala na promjene: razvile su se aritmije i promijenio vaskularni tonus. Eksperimenti u orbiti su također pokazali da na ljudsko stanje negativno utiču elektromagnetna polja, a ne drugi faktori koji djeluju na Zemlji, ali su isključeni u svemiru. Osim toga, identificirana je još jedna "rizična grupa" - zdravi ljudi s prenapregnutim sistemom adaptacije povezanim s izlaganjem dodatnom stresu (u ovom slučaju bestežinskom stanju, koja također utječe na kardiovaskularni sistem).

Istraživači su došli do zaključka da geomagnetske oluje izazivaju isti adaptivni stres kao i oštra promjena vremenskih zona, što remeti čovjekove biološke cirkadijalne ritmove. Iznenadne sunčeve baklje i druge manifestacije sunčeve aktivnosti dramatično mijenjaju relativno pravilne ritmove Zemljinog geomagnetnog polja, što uzrokuje da životinje i ljudi ometaju vlastite ritmove i stvaraju adaptivni stres.

Zdravi ljudi se s tim nose relativno lako, ali za osobe sa patologijama kardiovaskularnog sistema, sa prenapregnutim sistemom adaptacije i za novorođenčad, potencijalno je opasan.

Nemoguće je predvidjeti odgovor. Sve ovisi o mnogim faktorima: o stanju osobe, o prirodi oluje, o frekvencijskom spektru elektromagnetnih oscilacija itd. Još nije poznato kako promjene u geomagnetnom polju utiču na biohemijske i biofizičke procese koji se odvijaju u tijelu: šta su prijemnici geomagnetnih signala-receptora, da li osoba reagira na izlaganje elektromagnetskom zračenju cijelog tijela, pojedinih organa ili čak i pojedinačne ćelije. Trenutno se u Institutu za svemirska istraživanja otvara heliobiološka laboratorija u cilju proučavanja uticaja sunčeve aktivnosti na ljude.

9. N.V. Koronovsky. MAGNETSKO POLJE GEOLOŠKE PROŠLOSTI ZEMLJE // Moskovski državni univerzitet. M.V. Lomonosov. Soros Educational Journal, N5, 1996, str. 56-63

Poslednjih dana na sajtovima sa naučnim informacijama pojavila se velika količina vesti o magnetnom polju Zemlje. Na primjer, vijest da se u posljednje vrijeme značajno mijenja, ili da magnetsko polje doprinosi curenju kisika iz zemljine atmosfere, ili čak da su krave na pašnjacima orijentirane duž linija magnetskog polja. Šta je magnetno polje i koliko su sve ove vijesti važne?

Zemljino magnetsko polje je područje oko naše planete gdje djeluju magnetne sile. Pitanje porijekla magnetnog polja još uvijek nije u potpunosti riješeno. Međutim, većina istraživača se slaže da je prisustvo Zemljinog magnetnog polja barem dijelom zbog njenog jezgra. Zemljino jezgro se sastoji od čvrste unutrašnjosti i tečne spoljašnjosti. Rotacija Zemlje stvara stalne struje u tečnom jezgru. Kao što se čitatelj može sjetiti iz lekcija fizike, kretanje električnih naboja rezultira pojavom magnetnog polja oko njih.

Jedna od najčešćih teorija koja objašnjava prirodu polja, teorija dinamo efekta, pretpostavlja da konvektivna ili turbulentna kretanja provodnog fluida u jezgru doprinose samopobuđivanju i održavanju polja u stacionarnom stanju.

Zemlja se može smatrati magnetnim dipolom. Njen južni pol se nalazi na geografskom severnom polu, a severni pol na južnom polu. Zapravo, geografski i magnetski pol Zemlje ne poklapaju se ne samo u "smjeru". Osa magnetnog polja je nagnuta u odnosu na Zemljinu os rotacije za 11,6 stepeni. Pošto razlika nije velika, možemo koristiti kompas. Njegova strelica pokazuje tačno na Južni magnetni pol Zemlje i skoro tačno na Severni geografski pol. Da je kompas izumljen prije 720 hiljada godina, on bi ukazivao i na geografski i na magnetni sjeverni pol. Ali više o tome u nastavku.

Magnetno polje štiti stanovnike Zemlje i umjetne satelite od štetnog djelovanja kosmičkih čestica. Takve čestice uključuju, na primjer, ionizirane (nabijene) čestice solarnog vjetra. Magnetno polje mijenja putanju njihovog kretanja, usmjeravajući čestice duž linija polja. Neophodnost magnetnog polja za postojanje života sužava raspon potencijalno nastanjivih planeta (ako polazimo od pretpostavke da su hipotetički mogući oblici života slični zemaljskim stanovnicima).

Naučnici ne isključuju da neke zemaljske planete nemaju metalno jezgro i, shodno tome, nemaju magnetno polje. Do sada se smatralo da planete napravljene od čvrstih stijena, poput Zemlje, sadrže tri glavna sloja: čvrstu koru, viskozni omotač i čvrsto ili rastopljeno željezno jezgro. U nedavnom radu, naučnici sa Massachusetts Institute of Technology predložili su formiranje "stjenovitih" planeta bez jezgra. Ako se teorijske kalkulacije istraživača potvrde opservacijama, onda će za izračunavanje vjerovatnoće susreta s humanoidima u svemiru ili barem nečega što liči na ilustracije iz udžbenika biologije, biti potrebno prepisati ih.

Zemljani također mogu izgubiti svoju magnetsku zaštitu. Istina, geofizičari još ne mogu reći kada će se to tačno dogoditi. Činjenica je da Zemljini magnetni polovi nisu konstantni. Povremeno mijenjaju mjesta. Ne tako davno, istraživači su otkrili da Zemlja "pamti" preokret polova. Analiza takvih „sećanja“ pokazala je da su u proteklih 160 miliona godina magnetni sever i jug promenili mesta oko 100 puta. Posljednji put ovaj događaj se dogodio prije oko 720 hiljada godina.

Promjena polova je praćena promjenom konfiguracije magnetnog polja. Tokom "prijelaznog perioda" na Zemlju prodire znatno više kosmičkih čestica koje su opasne za žive organizme. Jedna od hipoteza koja objašnjava nestanak dinosaurusa kaže da su džinovski gmizavci izumrli upravo prilikom sljedeće promjene polova.

Osim "tragova" planiranih aktivnosti na promjeni polova, istraživači su primijetili i opasne pomake u magnetskom polju Zemlje. Analiza podataka o njegovom stanju tokom nekoliko godina pokazala je da su mu se poslednjih meseci počele dešavati stvari. Naučnici već dugo nisu zabilježili tako oštre "pokrete" polja. Područje koje zanima istraživače nalazi se u južnom Atlantskom okeanu. "Debljina" magnetnog polja u ovoj oblasti ne prelazi trećinu "normalne". Istraživači su odavno primijetili ovu "rupu" u magnetskom polju Zemlje. Podaci prikupljeni tokom 150 godina pokazuju da je polje ovdje oslabilo za deset posto u ovom periodu.

U ovom trenutku teško je reći kakvu prijetnju ovo predstavlja za čovječanstvo. Jedna od posljedica slabljenja jačine polja može biti povećanje (iako beznačajno) sadržaja kisika u Zemljinoj atmosferi. Veza između Zemljinog magnetnog polja i ovog gasa uspostavljena je pomoću satelitskog sistema Cluster, projekta Evropske svemirske agencije. Naučnici su otkrili da magnetno polje ubrzava ione kiseonika i "izbacuje" ih u svemir.

Uprkos činjenici da se magnetno polje ne može vidjeti, stanovnici Zemlje ga dobro osjećaju. Ptice selice, na primjer, pronalaze svoj put, fokusirajući se na njega. Postoji nekoliko hipoteza koje objašnjavaju kako tačno oni osjećaju polje. Jedan od najnovijih sugerira da ptice percipiraju magnetno polje. Posebni proteini - kriptohromi - u očima ptica selica su u stanju da menjaju svoj položaj pod uticajem magnetnog polja. Autori teorije vjeruju da kriptohromi mogu djelovati kao kompas.

Osim ptica, morske kornjače koriste Zemljino magnetsko polje umjesto GPS-a. I, kako je pokazala analiza satelitskih fotografija predstavljenih u okviru Google Earth projekta, krave. Nakon proučavanja fotografija 8.510 krava u 308 područja svijeta, naučnici su zaključili da te životinje preferiraju (ili od juga prema sjeveru). Štaviše, „referentne tačke“ za krave nisu geografski, već magnetni polovi Zemlje. Mehanizam kojim krave percipiraju magnetsko polje i razlozi za ovu reakciju na njega ostaju nejasni.

Pored navedenih izuzetnih svojstava, doprinosi i magnetno polje. Oni nastaju kao rezultat naglih promjena u polju koje se javljaju u udaljenim područjima polja.

Magnetno polje nisu zanemarili pristalice jedne od "teorija zavjere" - teorije lunarne prevare. Kao što je već spomenuto, magnetsko polje nas štiti od kosmičkih čestica. "Sakupljene" čestice se akumuliraju u određenim dijelovima polja - takozvanim Van Alenovim radijacijskim pojasevima. Skeptici koji ne veruju u realnost sletanja na Mesec veruju da bi astronauti dobili smrtonosnu dozu radijacije tokom leta kroz radijacione pojaseve.

Zemljino magnetsko polje je nevjerovatna posljedica zakona fizike, zaštitni štit, orijentir i tvorac aurore. Da nije bilo toga, život na Zemlji bi mogao izgledati potpuno drugačije. Općenito, da nema magnetnog polja, moralo bi se izmisliti.

Prema modernim idejama, formiran je prije otprilike 4,5 milijardi godina i od tog trenutka je naša planeta okružena magnetnim poljem. Sve na Zemlji, uključujući ljude, životinje i biljke, je pogođeno njime.

Magnetno polje se proteže do visine od oko 100.000 km (slika 1). On odbija ili hvata čestice solarnog vjetra koje su štetne za sve žive organizme. Ove nabijene čestice formiraju Zemljin radijacijski pojas, a čitava oblast svemirskog prostora u kojoj se nalaze se naziva magnetosfera(Sl. 2). Na strani Zemlje obasjane Suncem, magnetosfera je ograničena sferičnom površinom poluprečnika približno 10-15 Zemljinih radijusa, a na suprotnoj strani je kao rep komete produžena na udaljenosti do nekoliko hiljada Zemljini radijusi, koji formiraju geomagnetski rep. Magnetosfera je odvojena od međuplanetarnog polja prelaznim područjem.

Zemljini magnetni polovi

Osa Zemljinog magneta je nagnuta u odnosu na Zemljinu os rotacije za 12°. Nalazi se oko 400 km od centra Zemlje. Tačke u kojima ova osa seče površinu planete su magnetni polovi. Zemljini magnetski polovi se ne poklapaju sa pravim geografskim polovima. Trenutno su koordinate magnetnih polova sljedeće: sjever - 77° sjeverne geografske širine. i 102°W; južni - (65° S i 139° E).

Rice. 1. Struktura Zemljinog magnetnog polja

Rice. 2. Struktura magnetosfere

Zovu se linije sile koje idu od jednog do drugog magnetnog pola magnetni meridijani. Između magnetskog i geografskog meridijana formira se ugao tzv magnetna deklinacija. Svako mjesto na Zemlji ima svoj ugao deklinacije. U Moskovskoj oblasti ugao deklinacije je 7° na istok, au Jakutsku oko 17° na zapad. To znači da sjeverni kraj igle kompasa u Moskvi odstupa za T udesno od geografskog meridijana koji prolazi kroz Moskvu, au Jakutsku - za 17° lijevo od odgovarajućeg meridijana.

Slobodno viseća magnetna igla nalazi se vodoravno samo na liniji magnetskog ekvatora, koja se ne poklapa s geografskom. Ako se krećete sjeverno od magnetskog ekvatora, sjeverni kraj igle će se postepeno spuštati. Ugao koji formiraju magnetska igla i horizontalna ravan naziva se magnetni nagib. Na sjevernom i južnom magnetnom polu magnetska inklinacija je najveća. To je jednako 90°. Na sjevernom magnetnom polu slobodno viseća magnetna igla će biti postavljena okomito sa sjevernim krajem prema dolje, a na južnom magnetnom polu će se njen južni kraj spustiti nadolje. Dakle, magnetna igla pokazuje smjer linija magnetnog polja iznad površine zemlje.

Vremenom se menja položaj magnetnih polova u odnosu na površinu zemlje.

Magnetski pol otkrio je istraživač James C. Ross 1831. godine, stotinama kilometara od njegove trenutne lokacije. U prosjeku se pomjeri 15 km u jednoj godini. Poslednjih godina brzina kretanja magnetnih polova naglo je porasla. Na primjer, Sjeverni magnetni pol trenutno se kreće brzinom od oko 40 km godišnje.

Preokret Zemljinih magnetnih polova se naziva inverzija magnetnog polja.

Tokom geološke istorije naše planete, Zemljino magnetno polje je promenilo svoj polaritet više od 100 puta.

Magnetno polje karakteriše intenzitet. Na nekim mjestima na Zemlji, linije magnetnog polja odstupaju od normalnog polja, stvarajući anomalije. Na primjer, u području Kurske magnetske anomalije (KMA), jačina polja je četiri puta veća od normalne.

Postoje dnevne varijacije u Zemljinom magnetnom polju. Razlog za ove promjene magnetnog polja Zemlje su električne struje koje teku u atmosferi na velikim visinama. Oni su uzrokovani sunčevim zračenjem. Pod uticajem sunčevog vetra, Zemljino magnetno polje se iskrivljuje i dobija „trag“ u pravcu od Sunca, koji se proteže stotinama hiljada kilometara. Glavni uzrok solarnog vjetra, kao što već znamo, je ogromna izbacivanja materije iz solarne korone. Kako se kreću prema Zemlji, pretvaraju se u magnetne oblake i dovode do jakih, ponekad ekstremnih poremećaja na Zemlji. Posebno jaki poremećaji Zemljinog magnetnog polja - magnetne oluje. Neke magnetne oluje počinju iznenada i gotovo istovremeno na cijeloj Zemlji, dok se druge razvijaju postepeno. Mogu trajati nekoliko sati ili čak dana. Magnetne oluje se često javljaju 1-2 dana nakon sunčeve baklje zbog prolaska Zemlje kroz mlaz čestica koje je izbacilo Sunce. Na osnovu vremena kašnjenja, brzina takvog korpuskularnog toka se procjenjuje na nekoliko miliona km/h.

Tokom jakih magnetnih oluja, normalan rad telegrafa, telefona i radija je poremećen.

Magnetne oluje se često primećuju na geografskoj širini 66-67° (u zoni aurore) i javljaju se istovremeno sa aurorama.

Struktura Zemljinog magnetnog polja varira u zavisnosti od geografske širine područja. Permeabilnost magnetnog polja se povećava prema polovima. Preko polarnih područja, linije magnetnog polja su manje-više okomite na površinu zemlje i imaju konfiguraciju u obliku lijevka. Preko njih dio sunčevog vjetra sa dnevne strane prodire u magnetosferu, a zatim u gornju atmosferu. Tokom magnetnih oluja, čestice iz repa magnetosfere jure ovamo, dostižući granice gornje atmosfere u visokim geografskim širinama sjeverne i južne hemisfere. Upravo te nabijene čestice uzrokuju aurore ovdje.

Dakle, magnetne oluje i dnevne promjene magnetnog polja objašnjavaju se, kao što smo već saznali, sunčevim zračenjem. Ali koji je glavni razlog koji stvara trajni magnetizam Zemlje? Teoretski, bilo je moguće dokazati da je 99% Zemljinog magnetnog polja uzrokovano izvorima skrivenim unutar planete. Glavno magnetsko polje uzrokuju izvori koji se nalaze u dubinama Zemlje. Oni se mogu grubo podijeliti u dvije grupe. Najveći dio njih vezan je za procese u jezgru Zemlje, gdje se kontinuiranim i pravilnim kretanjem elektroprovodljivih materija stvara sistem električnih struja. Drugi je zbog činjenice da stene zemljine kore, kada su magnetizovane glavnim električnim poljem (poljom jezgra), stvaraju sopstveno magnetno polje koje se zbraja sa magnetnim poljem jezgra.

Pored magnetnog polja oko Zemlje, postoje i druga polja: a) gravitaciona; b) električni; c) termičke.

Gravitaciono polje Zemlja se zove gravitaciono polje. Usmjeren je duž viska okomito na površinu geoida. Kada bi Zemlja imala oblik elipsoida okretanja i da su mase u njoj ravnomjerno raspoređene, tada bi imala normalno gravitacijsko polje. Razlika između intenziteta realnog gravitacionog polja i teoretskog je gravitaciona anomalija. Različiti materijalni sastav i gustina stijena uzrokuju ove anomalije. Ali mogući su i drugi razlozi. Oni se mogu objasniti sljedećim procesom - ravnotežom čvrste i relativno lagane zemljine kore na težem gornjem plaštu, gdje se izjednačava pritisak gornjih slojeva. Ove struje uzrokuju tektonske deformacije, pomicanje litosfernih ploča i na taj način stvaraju makroreljef Zemlje. Gravitacija drži atmosferu, hidrosferu, ljude, životinje na Zemlji. Gravitacija se mora uzeti u obzir prilikom proučavanja procesa u geografskom omotaču. Pojam " geotropizam“ su kretanja rasta biljnih organa, koji pod uticajem sile gravitacije uvijek osiguravaju vertikalni smjer rasta primarnog korijena okomito na površinu Zemlje. Biologija gravitacije koristi biljke kao eksperimentalne subjekte.

Ako se ne uzme u obzir gravitacija, nemoguće je izračunati početne podatke za lansiranje raketa i svemirskih letjelica, izvršiti gravimetrijska istraživanja rudnih ležišta i, konačno, nemoguć je dalji razvoj astronomije, fizike i drugih nauka.

Oduvijek se postavljalo pitanje, kako funkcionira kompas? A danas ćemo govoriti o takvoj stvari kao što je MAGNETNO POLJE ZEMLJE. A budući da je, nažalost, urednik vremenski ograničen, a mi želimo dati nešto zanimljivo, ispričat ćemo vam o „zemaljskom magnetizmu“ koristeći nekoliko različitih izvora.

dakle:

Zemljino magnetsko polje dugo je ostalo misterija, jer nema kamenih magneta, zar ne? Ali kada jednom otkrijete da se unutar Zemlje nalazi kolosalna količina gvožđa, čini se da sve dolazi na svoje mjesto. Gvožđe ne stvara „trajni“ magnet poput onih pričvršćenih za plastične prasice i medvjediće, koje mi, ne znajući zašto, kupujemo da ih pričvrstimo za frižider. Utroba zemlje više liči na dinamo. Inače, ovo se zove geomagnetski dinamo. Kao što smo već spomenuli, gvožđe u Zemljinom jezgru je uglavnom u rastopljenom stanju, sa izuzetkom čvrste, guste „loptice“ u samom centru. Tečni dio se i dalje zagrijava. Ranije se ovaj fenomen objašnjavao činjenicom da su radioaktivni elementi, koji su gušći od svega ostalog u hemijskom sastavu planete, potonuli u samo središte, zaključani tamo, a toplinu je davala radioaktivna energija koju emituju. Moderna teorija nudi potpuno drugačije objašnjenje: tekući dio jezgre se zagrijava, dok se čvrsti dio hladi. Rastopljeno željezo u dodiru sa samim čvrstim jezgrom postepeno se skrućuje, a toplina se oslobađa. Ta toplota mora negde da ode, ne može tek tako da nestane kao dašak toplog vazduha - svuda okolo su hiljade milja čvrste stene. Toplota se prenosi na sloj rastopljenog jezgra, zagrijavajući ga.

Možda ćete biti iznenađeni činjenicom da se dio koji dolazi u kontakt sa čvrstim jezgrom može ohladiti i učvrstiti i, u isto vrijeme, zagrijati tokom ovog procesa očvršćavanja. Objašnjenje je jednostavno: vruće rastopljeno željezo se podiže dok se zagrijava. Sjetite se balona na vrući zrak. Kada zagrejete vazduh, on se diže. To se događa jer kada se zrak zagrije, on se širi, postaje manje gust, a manje guste tvari lebde iznad gušćih. Balon drži zrak u ogromnoj svilenoj torbi, često jarkih boja i ukrašenih logotipima banaka ili agencija za nekretnine, i diže se zajedno sa zrakom. Vruće gvožđe nije obojeno ničim, već se diže na isti način kao i vrući vazduh, udaljavajući se od čvrstog jezgra. Polako ispliva, hladi se, a onda, kada zahladi, tačnije relativno hladno, ponovo počinje da tone u dubinu. Kao rezultat toga, Zemljino jezgro je u neprekidnom kretanju, zagrijavajući se iznutra i hladeći spolja. Ne može se dići odjednom, odnosno neka područja jezgra plutaju, dok druga opet tonu. Ova vrsta cirkulacijskog prijenosa topline naziva se konvekcija.

Prema fizičarima, ako su ispunjena određena tri uslova, pokretne tečnosti mogu stvoriti magnetno polje. Prvo, tečnost mora da provodi električnu struju, a gvožđe to čini veoma dobro. Drugo, u početku mora biti prisutno barem malo magnetsko polje, a postoje dobri razlozi za vjerovanje da je naša Zemlja, tada još vrlo mlada, imala određenu količinu ličnog magnetizma. Treće, nešto mora rotirati ovu tekućinu, iskrivljujući izvorno magnetsko polje, a za Zemlju se takva rotacija događa zbog Coriolisove sile, slična centrifugalnoj sili, ali djeluje slabije i proizlazi iz rotacije Zemlje oko svoje ose. Grubo govoreći, rotacija iskrivljuje prvobitno slabo magnetno polje, uvijajući ga kao špagete na viljušku. Magnetizam se tada diže do vrha, uhvaćen plutajućim masama gvozdenog jezgra. Kao rezultat sve ove rotacije, magnetsko polje postaje mnogo jače.

Da, u određenom smislu, možete reći da se Zemlja ponaša kao da ima ogroman magnet u sebi, ali u stvarnosti je sve mnogo komplikovanije. Da bismo sliku učinili malo konkretnijom, podsjetimo se da postoji još najmanje sedam faktora koji određuju prisustvo magnetnog polja na Zemlji. Dakle, neke komponente zemljine kore mogu biti trajni magneti. Poput igle kompasa usmjerene prema sjeveru, postepeno su se postrojili sa jačim geomagnetnim dinamom, dodatno ga ojačavajući. U gornjim slojevima atmosfere nalazi se sloj nabijenog jonizovanog gasa. Prije nego što su izumljeni sateliti, jonosfera je igrala ključnu ulogu u radio komunikacijama: radio valovi su se odbijali od nabijenog plina umjesto da bježe u svemir. Jonosfera je u pokretu, a pokretni elektricitet stvara magnetno polje. Na visini od oko 15.000 milja (24.000 km) teče prstenasta struja - sloj ioniziranih čestica male gustine koji formira ogroman torus. Ovo malo slabi jačinu Zemljinog magnetnog polja.

Sljedeća dva faktora su takozvana magnetopauza i magnetni rep, koji su nastali pod utjecajem Sunčevog vjetra na Zemljinu magnetosferu. Sunčev vetar je konstantan tok čestica koje emituje hiperaktivno Sunce. Magnetopauza je glavni talas Zemljinog magnetnog polja, koji se kreće protiv Sunčevog vetra, a magnetni rep je trag ovog talasa sa suprotne strane planete, gde sopstveno magnetsko polje Zemlje „curi“ napolje, štaviše, uništena pod uticajem sunčevog vetra. Osim toga, solarni vjetar uzrokuje neku vrstu potiska duž Zemljine orbite, stvarajući dodatno izobličenje linija magnetskog polja, poznato kao struja usklađena s poljem u magnetosferi. I konačno, tu su auroralni tokovi. Sjeverno svjetlo, ili aurora borealis, su divni, misteriozni listovi blijede svjetlosti koji svjetlucaju na sjevernom polarnom nebu. Slična izvedba, aurora australis, može se primijetiti u blizini Južnog pola. Aurore stvaraju dvije trake električne struje koje teče iz magnetopauze u magnetni rep. To, zauzvrat, stvara nova magnetna polja i dvije električne struje - zapadnu i istočnu.

Dakle, kažete, Zemlja je samo veliki magnet? Pa, da, i okean je zdjela vode.

Magnetni materijali pronađeni u drevnim stijenama ukazuju na to da s vremena na vrijeme Zemljino magnetsko polje mijenja svoj polaritet, sjeverni magnetni pol postaje južni i obrnuto. To se događa otprilike jednom u pola miliona godina, iako se strogi obrazac nije primijećen. Niko ne zna tačno zašto se to dešava, ali matematički modeli pokazuju da Zemljino magnetno polje može biti podjednako orijentisano u oba smera, pri čemu nijedan smer nije stabilan. Bilo koja pozicija prije ili kasnije gubi stabilnost i predaje palicu suprotnom. Tranzicije se dešavaju brzo, tokom oko 5 hiljada godina, dok su periodi između njih stotinu puta duži.

Većina planeta ima magnetna polja, a tu činjenicu je još teže objasniti od Zemljinog polja. Imamo još mnogo toga da naučimo o planetarnom magnetizmu.

Alfred Wegener

Jedno od najimpresivnijih svojstava naše planete otkriveno je 1912. godine, ali nije uzeto u obzir sve do 60-ih godina. Najuvjerljiviji dokaz u njegovu korist bila je upravo promjena magnetnih polova. Stvar je u tome da zemaljski kontinenti ne miruju, već polako lebde duž površine planete. Prema jednom njemačkom naučniku Alfred Wegener, koji je prvi objavio svoju teoriju, sadašnji odvojeni kontinenti su nekada bili jedan superkontinent, koji je on nazvao Pangea(tj. "Cela zemlja"). Postojao je prije oko 300 miliona godina.

Sigurno Wegener nije bio prvi koji se toga setio. Na njegovu ideju je, barem djelomično, utjecala upadljiva sličnost između obala Afrike i Južne Amerike. To je posebno vidljivo na karti. Naravno, Wegener se oslanjao na druge podatke. On nije bio geolog, već meteorolog, specijalista za drevne klime, i bio je iznenađen što su u krajevima sa hladnom klimom pronađene stijene koje su jasno nastale u područjima sa toplom, i obrnuto. Na primjer, u Sahari još uvijek možete pronaći ostatke drevnih glečera, koji su stari 420 miliona godina, a na Antarktiku možete pronaći fosilizirane paprati. Tih dana bi mu bilo ko rekao da se klima jednostavno promijenila. Međutim, Wegener je bio uvjeren da je klima ostala gotovo ista, s izuzetkom ledenog doba, te da su se sami kontinenti promijenili, odnosno pomjerili. Pretpostavljao je da su se razdvojili kao rezultat konvekcije u Zemljinom omotaču, ali nije bio siguran.

Ova ideja je smatrana ludom, pogotovo jer je nije predložio geolog, a osim toga, Wegener je zanemario sve činjenice koje se nisu uklapale u njegovu teoriju. A činjenica da sličnost između Afrike i Južne Amerike nije tako idealna, te da se kontinentalni drift ne može objasniti. Konvekcija očigledno nema nikakve veze s tim, jer je preslaba. Veliki A'Tuin(sumnja da je A'Tuin djevojka) možda nosi cijeli svijet na svojim leđima, ali on je samo fikcija, a u stvarnom svijetu, čini se, takve sile su jednostavno nezamislive.

Nismo slučajno upotrijebili riječ “nezamislivo”. Mnogi sjajni i uvaženi naučnici često ponavljaju istu grešku. Oni brkaju izraz “Ne razumijem kako to može biti” sa “To je potpuno nemoguće”. Jedan od ovih, koliko god bilo stid priznati, jedan od nas dvoje, bio je matematičar, i to izvrstan, ali kada su njegovi proračuni pokazali da Zemljin omotač ne može pomicati kontinente, nije mu ni palo na pamet da su teorije na kojima su proračuni zasnovani pogrešne. Njegovo je ime bilo Sir Harold Jeffreys, a njegov problem je bio što mu je očito nedostajao polet mašte, jer se ne poklapaju samo obrisi kontinenata s obje strane Atlantika. Sa gledišta geologije i paleontologije, sve se također spojilo. Uzmimo, na primjer, fosilizirane ostatke zvijeri po imenu mesosaur, koji je živio prije 270 miliona godina u Južnoj Americi i Africi. Malo je vjerovatno da je mezosaur preplivao Atlantski ocean, već je jednostavno živio na Pangei, nakon što se uspio nastaniti na oba kontinenta kada još nisu bili razdvojeni.

Međutim, 60-ih godina dvadesetog veka Vegenerova ideja je prepoznata, a njegova teorija „pomeranja kontinenata“ utemeljena je u nauci. Na sastanku vodećih geologa, mladić po imenu Edward Ballard, koji je vrlo ličio na Ponder Toupsa, i dvojica njegovih kolega demonstrirali su mogućnosti tada novog uređaja zvanog kompjuter. Zadali su mašini da pronađe najbolju utakmicu ne samo između Afrike i Južne Amerike, već i Sjeverne Amerike i Evrope, uzimajući u obzir moguće, ali male promjene. Umjesto da uzmu trenutne konture obale, što nije bila baš sjajna ideja za početak, dozvoljavajući protivnicima teorije drifta da tvrde da se kontinenti ne poklapaju, mladi naučnici su koristili konturu koja odgovara dubini od 3200 stopa ( 1.000 m) ispod nivoa mora, jer je, prema njihovom mišljenju, bila manje podložna eroziji. Konture se dobro uklapaju, a geologija je bila tako sjajna. I premda ljudi na konferenciji još uvijek nisu došli do konsenzusa, teorija pomeranja kontinenata konačno je dobila određeno priznanje.

Danas imamo mnogo više dokaza i jasno razumijevanje mehanizma drifta. U središnjem dijelu Atlantskog oceana, na pola puta između Južne Amerike i Afrike, jedan od srednjookeanskih grebena proteže se od juga prema sjeveru (oni, inače, postoje u svim ostalim okeanima). Vulkanski materijali uzdižu se iz dubina duž cijelog grebena, a zatim se šire duž njegovih padina. I to se dešava već 200 miliona godina. Možete čak poslati i podmornicu i samo gledati proces. Naravno, životni vijek ne bi bio dovoljan da se ovo primijeti, ali Amerika se udaljava od Afrike brzinom od 3/4 inča (2 cm) godišnje. Naši nokti rastu približno istom brzinom, međutim, moderna oprema je sposobna zabilježiti te promjene.

Najjasniji dokaz pomjeranja kontinenata dolazi iz Zemljinog magnetnog polja: stijene s obje strane grebena imaju neobičan uzorak magnetnih pruga koje mijenjaju polaritet sa sjevera na jug i natrag, pri čemu je uzorak na objema padinama simetričan. To znači da su se trake smrznule u magnetnom polju dok su se hladile. Kada je Zemljin dinamo s vremena na vreme menjao polaritet, stene grebena su se magnetizirale u njegovom polju. Zatim, nakon što su magnetizirane stijene razdvojene, na suprotnim stranama grebena pojavile su se identične šare.

Površina Zemlje nije čvrsta sfera. I kontinenti i okeansko dno plutaju na ogromnim, posebno tvrdim pločama koje se mogu razmaknuti kada magma prodre između njih. (A najčešće se to dešava zbog konvekcije u omotaču. Jeffreys jednostavno nije znao sve što znamo o kretanju plašta.) Postoji desetak ploča, širine od šest stotina (1000 km) do šest hiljada (10.000 km) milja, a oni se stalno okreću. Tamo gdje se njihove granice dodiruju, trljaju i klize, stalno se događaju zemljotresi i vulkanske erupcije. Posebno u Pacifičkom vatrenom pojasu, koji se proteže duž cijelog perimetra Tihog okeana i uključuje zapadnu obalu Čilea, Centralnu Ameriku, Sjedinjene Države i izvan japanskih ostrva i Novog Zelanda. Svi su na ivici jedne džinovske ploče. Tamo gdje se ploče sudaraju, nastaju planine: jedna ploča završava ispod druge i podiže je, drobeći i drobeći njen rub. Indija uopće nije dio azijskog kontinenta, jednostavno se zabila u njega, stvorivši najviše planine na svijetu - Himalaje. Toliko se ubrzao da i dalje nastavlja svoje kretanje, a Himalaji rastu.

(c) Discworld Science, Terry Pratchett, Jack Cohen, Ian Stewart(Općenito, pročitajte ovu knjigu; nećete naći bolji vodič u zabavnoj formi (ali prije toga se, u principu, upoznajte s Pratchettovom serijom „Svijet diska“ po bibliografskom NIJE KAO POPULARAN redoslijedu)).

Video magnetskog polja iz Roskosmosa:

Kako radi kompas?

Ko nije video kompas? Mala stvar koja sa jednom rukom liči na sat. Vi ga okrećete i okrećete, ali strelica se tvrdoglavo okreće u jednom pravcu. Igla kompasa je magnet koji se slobodno okreće na igli. Princip rada magnetnog kompasa zasniva se na privlačenju i odbijanju dva magneta. Suprotni polovi magneta se privlače, kao što se polovi odbijaju. I naša planeta je takav magnet. Njegova snaga je mala, nije dovoljna da se manifestuje na teškom magnetu. Međutim, laka igla kompasa, balansirana na igli, također se rotira pod utjecajem malog magnetskog polja.

sportski kompas

Da igla kompasa ne visi, već jasno pokazuje smjer bez obzira na podrhtavanje, mora biti prilično jako magnetizirana. Kod sportskih kompasa, sijalica sa strelicom je napunjena tečnošću. Neagresivan za plastične i metalne dijelove, ne smrzava se na zimskim temperaturama. Vazdušni mehur koji je ostao u boci služi kao indikator nivoa za orijentaciju kompasa u horizontalnoj ravni.

Vodstvo u proučavanju Zemljinog magnetnog polja pripada engleskom naučniku Williamu Gilbertu. U svojoj knjizi "O magnetu, magnetnim tijelima i velikom magnetu - Zemlji", objavljenoj 1600. godine, predstavio je Zemlju u obliku džinovskog trajnog magneta, čija se osa ne poklapa sa osom rotacije Zemlja. Ugao između ose rotacije i magnetne ose naziva se magnetna deklinacija.

Kao rezultat ovog neslaganja, nije sasvim tačno reći da igla kompasa uvijek pokazuje sjever. Ukazuje na tačku koja se nalazi na udaljenosti od 2100 km od sjevernog pola, na ostrvu Somerset (koordinate su 75°, 6 S, 101° W - podaci za 1965.) Zemljini magnetni polovi se polako pomjeraju. Osim takve greške u smjeru strelice (nazvat ćemo je sistematskom), ne smijemo zaboraviti ni druge razloge zbog kojih kompas ne radi ispravno:

• Metalni predmeti ili magneti koji se nalaze u blizini kompasa odbijaju njegovu iglu
• Elektronski uređaji koji su izvori elektromagnetnih polja
• Ležišta minerala – rude metala
• Magnetne oluje koje se javljaju tokom godina jake sunčeve aktivnosti iskrivljuju magnetno polje Zemlje.

Sada pokušajte da odgovorite na pitanja za one pametne:

U međuvremenu ću vam dati neke zanimljive činjenice o Zemljinom magnetnom polju.

Ispostavilo se da slabi za oko 0,5% svakih 10 godina. Prema različitim procjenama, nestat će za 1-2 hiljade godina. Pretpostavlja se da će u ovom trenutku doći do preokreta polariteta između magneta i Zemlje. Nakon toga će polje ponovo početi da raste, ali će severni i južni magnetni pol promeniti mesta. Vjeruje se da se ovo dogodilo našoj planeti ogroman broj puta.

Ispostavilo se da se i ptice selice kreću "po kompasu", tačnije, Zemljino magnetsko polje im služi kao vodič. Nedavno su naučnici saznali da ptice imaju mali magnetni "kompas" u predjelu oka - sićušno polje tkiva u kojem se nalaze kristali magnetita, koji imaju sposobnost magnetiziranja u magnetskom polju.

Možete sami napraviti jednostavan kompas. Da biste to učinili, ostavite iglu za šivanje pored magneta nekoliko dana. Nakon toga, igla će biti magnetizirana. Nakon što ga navlažite mašću ili uljem, pažljivo spustite iglu na površinu vode koja se sipa u čašu. Mast neće dozvoliti da potone, a igla će se okretati sa sjevera na jug (ili obrnuto :).

Jeste li impresionirani? Sada možete provjeriti svoje odgovore na pitanja:

• Što mislite gdje će igla kompasa pokazati ako se nalazite između sjevernog geografskog pola i sjevernog magnetskog pola?
  - Sjeverni kraj strelice će pokazivati... na jug, a južni - na sjever!
• Gdje pokazuje strelica kada je kompas blizu magnetnog pola?
  – ispostavilo se da strelica okačena na niti u području magnetnog pola teži da se okrene... prema dolje, duž magnetnih linija Zemlje!
• Ako, vođeni kompasom, jako dugo hodate striktno prema sjeveroistoku, gdje ćete onda završiti?
  – doći ćete do sjevernog magnetnog pola! Pokušajte iscrtati svoj put na globusu, ispostavilo se da je to vrlo zanimljiva ruta.

a ovako je mogao izgledati morski kompas na Kolumbovom brodu

Nadamo se da ste uživali u ovom materijalu. Ako da, onda ćemo napraviti još ovih različitih!

Ako pronađete grešku, označite dio teksta i kliknite Ctrl+Enter.

Pregledi: 367

Tim naučnika predvođen Simonom Anzellinijem došao je do novog otkrića. Tokom nekih eksperimenata, ustanovili su nove kvalitete čvrstog dijela Zemljinog jezgra

Naučnici su otkrili da je gvozdeno jezgro Zemlje zagrejano na 6 hiljada stepeni Celzijusa, a ova informacija je hiljadu stepeni viša nego što se ranije mislilo. I ova činjenica nam sada omogućava da razumijemo prirodu magnetnog polja naše planete.

Simon Ancellin, član francuskog Komesarijata za atomsku energiju u Grenobleu, i njegove kolege uspjeli su izračunati temperaturu Zemljinog željeznog jezgra posmatrajući ponašanje željeza pod ultravisokim pritiskom.

Grupa naučnika koristila je sopstvenu metodu za određivanje svojstava gvožđa. Komad gvožđa stavljen je unutar dijamantskog nakovnja i komprimovan pod pritiskom od 2,2 miliona atmosfera, a zatim zagrejan laserskim snopom na 4,5 hiljada stepeni Celzijusa.

Eksperiment je izveden kako bi se dobili podaci koji će naučnicima pomoći da odrede temperaturu čvrstog dijela Zemljinog jezgra, u kojem pritisak dostiže 3,3 miliona atmosfera. Na iznenađenje naučnika, temperatura u jezgru je dostigla 6-6,5 hiljada stepeni Celzijusa, što je za hiljadu stepeni više od ranijih ideja. Kako naučnici kažu, novo otkriće se dobro uklapa u opšte shvatanje naučnika o prirodi i strukturi planete. I omogućava nam da objasnimo uzrok Zemljinog magnetnog polja.

Izvor Zemljinog magnetnog polja

Sve do 17. vijeka ovo djelo je bilo glavno djelo o geomagnetizmu. Od 17. do 20. stoljeća počela su se odvijati mnoga istraživanja i zapažanja koja su naučnike dovela do novih zaključaka i svojstava. U ovo vrijeme se slavi rad takvih naučnika kao što su Halley Halley, Alexander von Humboldt, Joseph Gay-Lussac, James Maxwell, Carl Gauss.

Formiranje teorije elektromagnetizma od strane Maxwella 70-ih godina 19. stoljeća je prilično značajno. Iz njegovih jednačina ispada da je magnetsko polje formirano električnom strujom. Posljedično, to dovodi do ekvivalencije zatvorenih elementarnih struja i magnetnih dipola, čiji se moment naziva i magnetski moment struje. Kada se dodaju, ove veličine formiraju, recimo, magnetsko polje cilindričnog magneta, koje je približno jednako polju solenoida iste dužine i istog poprečnog preseka.

Ali u ovom trenutku nije bilo jasne ideje odakle dolazi Zemljino magnetsko polje. Savremeni naučni radovi o prirodi geomagnetizma ukazuju na sledeće: „Sada, okrećući se „velikom magnetu“, stvar na prvi pogled nije tako teška: pronaći u sredini planete trenutne sisteme potrebne konfiguracije i sile koje formiraju polje na površini Zemlje čiju smo strukturu dobro proučili.Kada krenemo u Zemlju, tada ćemo, prošavši kroz koru, gornji i donji plašt, doći do ogromnog tečnog jezgra, postojanja od kojih je sredinom 20. veka odredio Harold Jeffreys sa Univerziteta u Kembridžu. Stvarno tečno stanje velikog dela jezgra daje zaključak o mehanizmu za generisanje geomagnetnog polja. Poenta je da Zemljino trajno magnetno polje formiraju električne struje koje se pojavljuju kada se provodni fluid kreće u jezgru. Druga teorija o ovom pitanju još nije izmišljena.

Kada odemo dalje i pokušamo da shvatimo suštinu procesa generisanja geomagnetnog polja Zemlje, onda je vreme da u tu svrhu upotrebimo dinamo mehanizam. Ukratko, pretpostavit ćemo da se formiranje magnetskog polja u vanjskom tekućem jezgru Zemlje odvija na isti način kao u samopobuđenom dinamu, gdje se zavojnica žica rotira u vanjskom magnetskom polju. Posljedično, zbog elektromagnetne indukcije, električna struja nastaje u zavojnici i formira vlastito magnetsko polje. Povećava vanjsko magnetsko polje, a povećava se i struja u zavojnici.

Naravno, tečno jezgro planete nije dinamo. Ali kada se u tekućem vodiču pojavi toplinska konvekcija, formira se određeni sistem strujanja električno vodljive tekućine, koji je u skladu s kretanjem vodiča. Ne bi bilo grubo nasilje nad prirodom pretpostaviti postojanje određenih magnetnih polja sjemena u jezgri. Prema tome, ako provodnik tekućine, tokom svog relativnog kretanja, pređe linije sile ovih polja, tada se u njemu formira električna struja, stvarajući magnetsko polje, koje povećava vanjsko polje sjemena, a to, zauzvrat, povećava električna struja i tako dalje, poput pjesme o papi i njegovom psu, koji su nemarno pojeli komad mesa. Proces će se nastaviti sve dok se ne uspostavi stacionarno magnetsko polje, kada različiti dinamički procesi uravnoteže jedni druge."

Zemljino magnetsko polje je energija budućnosti

Ruski naučnik, kandidat fizičko-matematičkih nauka Evgenij Timofejev, radnik RSC Energia, već dugi niz godina radi na ovom problemu. Već je uspio stvoriti prototip takvog generatora koji bi generirao energiju iz Zemljinog magnetnog polja. Generator radi ovako: kada se uređaj pokrene, osjetljivi voltmetar registruje pojavu elektromotorne sile u kolu. Izumitelj pojašnjava da se način rada uređaja zasniva na presjeku Zemljinog magnetnog polja sa solenoidom, čiji je dio namota zaštićen magnetnim štitom.

Kako naučnik navodi, u pogledu praktičnog korišćenja energije sunčeve svetlosti, čovečanstvo je već mnogo dalje od korišćenja Zemljinog magnetnog polja. U nekim aspektima smo na istom nivou na kojem je Tesla bio prije 75 godina.