Jordens magnetfelt er en formasjon generert av kilder inne på planeten. Det er gjenstand for studiet i den tilsvarende delen av geofysikk. La oss deretter se nærmere på hva jordas magnetfelt er og hvordan det dannes.

generell informasjon

Ikke langt fra jordens overflate, omtrent i en avstand på tre av dens radier, er kraftlinjene fra magnetfeltet plassert langs et system med "to polare ladninger". Det er et område som kalles "plasmasfæren" her. Med avstand fra planetens overflate øker påvirkningen av strømmen av ioniserte partikler fra solkoronaen. Dette fører til kompresjon av magnetosfæren på siden av solen, og tvert imot strekkes jordens magnetfelt på den motsatte skyggesiden.

Plasma sfære

Retningsbevegelsen av ladede partikler i de øvre lagene av atmosfæren (ionosfæren) har en merkbar effekt på jordas overflatemagnetiske felt. Plasseringen av sistnevnte er hundre kilometer og høyere fra overflaten av planeten. Jordens magnetfelt holder plasmasfæren. Imidlertid avhenger strukturen sterkt av aktiviteten til solvinden og dens interaksjon med det begrensende laget. Og frekvens magnetiske stormer på planeten vår er forårsaket av solflammer.

Terminologi

Det er et konsept "jordens magnetiske akse". Dette er en rett linje som går gjennom de tilsvarende polene på planeten. Den "magnetiske ekvator" er den store sirkelen til planet vinkelrett på denne aksen. Vektoren på den har en retning nær horisontal. Den gjennomsnittlige styrken til jordens magnetfelt er betydelig avhengig av geografisk plassering. Det er omtrent lik 0,5 Oe, det vil si 40 A/m. Ved den magnetiske ekvator er denne samme indikatoren omtrent 0,34 Oe, og nær polene er den nær 0,66 Oe. I noen anomalier på planeten, for eksempel innenfor Kursk-anomalien, er indikatoren økt og utgjør 2 Oe feltlinjer av jordens magnetosfære med kompleks struktur, projisert på overflaten og konvergerer ved sine egne poler, kalles "magnetiske meridianer".

Forekomstens art. Forutsetninger og formodninger

For ikke så lenge siden fikk antagelsen om sammenhengen mellom fremveksten av jordens magnetosfære og strømmen av strøm i den flytende metallkjernen, som ligger i en avstand på en fjerdedel til en tredjedel av planetens radius, retten til å eksistere . Forskere har også en antagelse om de såkalte "telluriske strømmene" som strømmer i nærheten jordskorpen. Det skal sies at det over tid skjer en transformasjon av dannelsen. Jordens magnetfelt har endret seg gjentatte ganger i løpet av de siste hundre og åtti årene. Dette er registrert i havskorpen, og dette er dokumentert av studier av remanent magnetisering. Ved å sammenligne områder på begge sider av havryggene, bestemmes tidspunktet for divergens for disse områdene.

Jordens magnetiske polskifte

Plasseringen av disse delene av planeten er ikke konstant. Faktumet om deres forskyvninger har blitt registrert siden slutten av det nittende århundre. På den sørlige halvkule forskjøv den magnetiske polen seg med 900 km i løpet av denne tiden og havnet i Det indiske hav. Lignende prosesser foregår i den nordlige delen. Her beveger polen seg mot den magnetiske anomalien inn Øst-Sibir. Fra 1973 til 1994 var avstanden som stedet flyttet hit 270 km. Disse forhåndsberegnet data ble senere bekreftet ved målinger. I følge de siste dataene, hastigheten på bevegelsen til den magnetiske polen Nordlige halvkule har økt betydelig. Den vokste fra 10 km/år på syttitallet av forrige århundre til 60 km/år ved begynnelsen av dette århundret. Samtidig avtar styrken til jordens magnetfelt ujevnt. Så i løpet av de siste 22 årene har den noen steder gått ned med 1,7 %, og et sted med 10 %, selv om det også er områder hvor den tvert imot har økt. Akselerasjonen i forskyvningen av de magnetiske polene (med omtrent 3 km per år) gir grunn til å anta at deres bevegelse observert i dag ikke er en ekskursjon, men en annen inversjon.

Dette bekreftes indirekte av økningen i de såkalte «polare gapene» sør og nord for magnetosfæren. Ionisert materiale fra solkoronaen og verdensrommet trenger raskt inn i de resulterende ekspansjonene. Fra dette er alt samlet i de sirkumpolare områdene på jorden stor kvantitet energi, som i seg selv er full av ytterligere oppvarming av polarisen.

Koordinater

I vitenskapen om kosmiske stråler brukes geomagnetiske feltkoordinater, oppkalt etter vitenskapsmannen McIlwain. Han var den første som foreslo bruk av dem, siden de er basert på modifiserte versjoner av aktiviteten til ladede elementer i et magnetfelt. For et punkt brukes to koordinater (L, B). De karakteriserer det magnetiske skallet (McIlwain-parameter) og feltinduksjon L. Sistnevnte er en parameter som er lik forholdet mellom den gjennomsnittlige avstanden til kulen fra planetens sentrum til dens radius.

"Magnetisk tilbøyelighet"

For flere tusen år siden gjorde kineserne en fantastisk oppdagelse. De fant ut at magnetiserte objekter kan plasseres i en bestemt retning. Og i midten av det sekstende århundre gjorde Georg Cartmann, en tysk vitenskapsmann, en annen oppdagelse i dette området. Slik dukket begrepet "magnetisk helning" ut. Dette navnet refererer til vinkelen på avviket til pilen opp eller ned fra horisontalplanet under påvirkning av planetens magnetosfære.

Fra forskningens historie

I regionen til den nordlige magnetiske ekvator, som er forskjellig fra den geografiske ekvator, beveger den nordlige enden seg nedover, og i den sørlige, tvert imot, oppover. I 1600 gjorde den engelske legen William Gilbert først antagelser om tilstedeværelsen av jordens magnetfelt, som forårsaker en viss oppførsel av objekter som tidligere ble magnetisert. I sin bok beskrev han et eksperiment med en ball utstyrt med en jernpil. Som et resultat av sin forskning kom han til den konklusjon at Jorden er en stor magnet. Den engelske astronomen Henry Gellibrant utførte også eksperimenter. Som et resultat av sine observasjoner kom han til den konklusjon at jordens magnetfelt er utsatt for langsomme endringer.

José de Acosta beskrev muligheten for å bruke et kompass. Han etablerte også hvordan den magnetiske og nordpolen skiller seg, og i hans kjent historie(1590) ble teorien om linjer uten magnetisk avbøyning underbygget. Christopher Columbus ga også et betydelig bidrag til studiet av problemet under vurdering. Han var ansvarlig for oppdagelsen av variasjonen til magnetisk deklinasjon. Transformasjoner gjøres avhengig av endringer i geografiske koordinater. Magnetisk deklinasjon er nålens avviksvinkel fra nord-sør retning. I forbindelse med oppdagelsen av Columbus ble forskningen intensivert. Informasjon om hva jordas magnetfelt er var ekstremt nødvendig for navigatører. M.V. Lomonosov jobbet også med dette problemet. For å studere jordmagnetisme anbefalte han å gjennomføre systematiske observasjoner ved bruk av permanente punkter (ligner på observatorier). Det var også veldig viktig, ifølge Lomonosov, å gjøre dette til sjøs. Denne ideen om den store vitenskapsmannen ble realisert i Russland seksti år senere. Oppdagelsen av den magnetiske polen på den kanadiske øygruppen tilhører polfareren engelskmannen John Ross (1831). Og i 1841 oppdaget han en annen pol på planeten, men i Antarktis. Hypotesen om opprinnelsen til jordens magnetfelt ble fremsatt av Carl Gauss. Han beviste snart at det meste av det mates fra en kilde inne på planeten, men årsaken til dens mindre avvik er i det ytre miljøet.

LIPETSK STATENS PEDAGOGISK INSTITUTT

INSTITUT FOR TEORETISK OG GENERELL FYSikk

Kurs i fysikk.

BESTEMMELSE AV DEN HORISONTALE KOMPONENTEN AV JORDENS MAGNETISKE FELT.

Utført av en student fra FPO-3-gruppen

Kazantsev N.N.

Førsteamanuensis, Institutt for Stillehavsfysikk

Gryzov Yu.V.

LIPETSK

2. Et magnetfelt.

Et magnetfelt er en spesiell form for materie der det oppstår interaksjon mellom bevegelige elektrisk ladede partikler.

Grunnleggende egenskaper til magnetfeltet:

Magnetfeltet genereres av elektrisk strøm (ladninger i bevegelse).

Et magnetfelt oppdages ved at det virker på elektrisitet(flyttekostnader).

Magnetfeltet ble oppdaget i 1820 av den danske fysikeren H.C. Oersted.

Magnetfeltet er retningsbestemt og må karakteriseres av en vektormengde. Denne mengden er vanligvis angitt med bokstaven I . Det ville være logisk i analogi med den elektriske feltstyrken E Navn I magnetisk feltstyrke. Imidlertid, iht historiske årsaker hovedkraftkarakteristikken til magnetfeltet ble kalt magnetisk induksjon . Navnet "magnetisk feltstyrke" viste seg å være tildelt en hjelpekarakteristikk D elektrisk felt.

Et magnetfelt, i motsetning til et elektrisk, påvirker ikke en ladning i hvile. Kraft oppstår bare når ladningen beveger seg.

Så bevegelige ladninger (strømmer) endrer egenskapene til rommet som omgir dem - de skaper et magnetfelt i det. Dette viser seg ved at krefter (strømmer) beveger seg i den.

Erfaring gir. Hva er sant for det magnetiske, så vel som for det elektriske? superposisjonsprinsipp:

feltI , generert av flere bevegelige ladninger (strømmer), er lik vektorsummen av felteneB Jeg , generert av hver ladning (strøm) separat:

II. Generelle kjennetegn ved jordens magnetfelt.

Jorden som helhet er en enorm sfærisk magnet. Menneskeheten begynte å bruke jordens magnetfelt for lenge siden. Allerede i begynnelsen av XII-XIII århundrer. Kompasset er i ferd med å bli utbredt i navigasjonen. Imidlertid trodde man i disse dager at kompassnålen var orientert av Nordstjernen og dens magnetisme. Antagelsen om eksistensen av jordens magnetfelt ble først uttrykt i 1600 av den engelske naturforskeren Gilbert.

På et hvilket som helst punkt i rommet som omgir jorden og på overflaten, oppdages virkningen av magnetiske krefter. Det skapes med andre ord et magnetisk felt i rommet rundt jorden, hvis feltlinjer er vist i fig. 1.

Jordens magnetiske og geografiske poler faller ikke sammen. Nordmagnetisk pol N ligger i sørlige halvkule, nær kysten av Antarktis, og den magnetiske sørpolen S ligger på den nordlige halvkule, nær den nordlige kysten av Victoria Island (Canada). Begge polene beveger seg (drift) kontinuerlig jordens overflate med en hastighet på ca. 5 per år på grunn av variasjonen i prosessene som genererer magnetfeltet. I tillegg går ikke magnetfeltets akse gjennom jordens sentrum, men henger 430 km bak den. Jordens magnetfelt er ikke symmetrisk. På grunn av det faktum at magnetfeltets akse passerer i en vinkel på bare 11,5 grader til planetens rotasjonsakse, kan vi bruke et kompass.

Hoveddelen av jordens magnetfelt, ifølge moderne syn, er av intraterrestrisk opprinnelse. Jordens magnetfelt skapes av kjernen. Jordens ytre kjerne er flytende og metallisk. Metall er et strømledende stoff, og hvis det var konstante strømmer i væskekjernen, ville den tilsvarende elektriske strømmen skape et magnetfelt. På grunn av jordens rotasjon eksisterer slike strømmer i kjernen, fordi Jorden, til en viss tilnærming, er en magnetisk dipol, dvs. en slags magnet med to poler: sør og nord.

En liten del av magnetfeltet (ca. 1%) er av utenomjordisk opprinnelse. Utseendet til denne delen tilskrives elektriske strømmer som strømmer i de ledende lagene av ionosfæren og jordens overflate. Denne delen av jordens magnetfelt er utsatt for en liten endring over tid, kalt sekulær variasjon. Årsakene til eksistensen av elektriske strømmer i sekulær variasjon er ukjent.

I en ideell og hypotetisk antagelse, der Jorden ville være alene i det ytre rom, var planetens magnetfeltlinjer plassert på samme måte som feltlinjene til en vanlig magnet fra en skolefysikklærebok, dvs. i form av symmetriske buer som strekker seg fra sørpolen mot nord. Linjetettheten (magnetisk feltstyrke) vil avta med avstanden fra planeten. Faktisk samhandler jordens magnetfelt med magnetfeltene til solen, planetene og strømmene av ladede partikler som sendes ut i overflod av solen. Hvis påvirkningen fra selve solen, og spesielt planetene, kan neglisjeres på grunn av deres avstand, kan dette ikke gjøres med partikkelstrømmer, ellers solvinden. Solvinden er en strøm av partikler som suser med en hastighet på rundt 500 km/s som sendes ut av solrik atmosfære. I øyeblikk solflammer, så vel som i perioder med dannelse av en gruppe store solflekker på solen, øker antallet frie elektroner som bombarderer jordens atmosfære kraftig. Dette fører til en forstyrrelse i strømmene som flyter i jordens ionosfære, og på grunn av dette oppstår en endring i jordens magnetfelt. Magnetiske stormer oppstår. Slike strømmer genererer et sterkt magnetfelt, som samhandler med jordas felt, og deformerer det kraftig. Takket være sitt magnetiske felt beholder jorden fangede solvindpartikler i de såkalte strålingsbeltene, og hindrer dem i å passere inn i jordens atmosfære, langt mindre til overflaten. Solvindpartikler ville være svært skadelige for alt levende. Når de nevnte feltene samhandler, dannes det en grense, på den ene siden av den er det en forstyrret (som har gjennomgått endringer pga. ytre påvirkninger) magnetfeltet til solvindpartikler, på den andre – det forstyrrede feltet til jorden. Denne grensen bør betraktes som grensen for nær-jordens rom, grensen for magnetosfæren og atmosfæren. Utenfor denne grensen dominerer påvirkningen av eksterne magnetiske felt. I retning mot solen blir jordens magnetosfære flatet ut under påvirkning av solvinden og strekker seg til bare 10 radier av planeten. I motsatt retning er det en forlengelse på opptil 1000 jordradier.

Hovedtyngden av jordens magnetfelt viser anomalier i forskjellige områder av jordoverflaten. Disse anomaliene skal tilsynelatende tilskrives tilstedeværelsen av ferromagnetiske masser i jordskorpen eller til forskjeller i de magnetiske egenskapene til bergarter. Derfor er studiet av magnetiske anomalier av praktisk betydning i studiet av mineraler.

Eksistensen av et magnetfelt på et hvilket som helst sted på jorden kan fastslås ved hjelp av en magnetisk nål. Hvis du henger en magnetnål N.S. på en tråd l (Fig. 2) slik at opphengspunktet faller sammen med pilens tyngdepunkt, så vil pilen installeres i retning av tangenten til kraftlinjen til jordens magnetfelt.

På den nordlige halvkule - den sørlige enden vil være skråstilt mot jorden og pilen vil være på linje med horisonten helningsvinkelQ (ved den magnetiske ekvator helningen Q er lik null). Det vertikale planet som pilen befinner seg i kalles planet til den magnetiske meridianen. Alle plan med magnetiske meridianer skjærer hverandre i en rett linje N.S. , og spor av magnetiske meridianer på jordoverflaten konvergerer ved de magnetiske polene N Og S . Siden de magnetiske polene ikke sammenfaller med geografiske poler, så vil pilen avvikes fra den geografiske meridianen. Vinkelen som dannes av et vertikalplan som går gjennom pilen (dvs. den magnetiske meridianen) med den geografiske meridianen kalles magnetisk deklinasjon en(Fig. 2). Vektor

Jordens magnetfeltstyrkefelt kan dekomponeres i to komponenter: horisontal og vertikal (fig. 3). Verdiene av helnings- og deklinasjonsvinklene, så vel som den horisontale komponenten, gjør det mulig å bestemme størrelsen og retningen til den totale styrken til jordens magnetfelt på et gitt punkt. Hvis den magnetiske nålen kan rotere fritt bare rundt en vertikal akse, vil den bli plassert under påvirkning av den horisontale komponenten av jordens magnetfelt i planet til den magnetiske meridianen. Horisontal komponent, magnetisk deklinasjon en og humør Q kalles elementer av jordisk magnetisme. Alle elementer av jordens magnetisme endres over tid.

Hva jordens magnetfelt er nødvendig for, vil du lære av denne artikkelen.

Hva er verdien av jordas magnetfelt?

Først og fremst beskytter den kunstige satellitter og innbyggerne på planeten mot partikler fra verdensrommet. Disse inkluderer ladede, ioniserte partikler fra solvinden. Når de kommer inn i atmosfæren vår, endrer magnetfeltet deres bane og leder dem langs feltlinjen.

I tillegg gikk vi inn i æraen med nye teknologier takket være vårt magnetiske felt. Alle moderne, avanserte enheter som opererer med en rekke minnelagringsenheter (disker, kort) er direkte avhengige av magnetfeltet. Dens spenning og stabilitet påvirker direkte absolutt all informasjon, datasystemer, siden all informasjonen som er nødvendig for riktig drift, er plassert på magnetiske medier.

Derfor kan vi med sikkerhet si at velstanden til den moderne sivilisasjonen, "levedyktigheten" til teknologiene er nært avhengig av tilstanden til magnetfeltet på planeten vår.

Hva er jordens magnetfelt?

Jordens magnetfelt er området rundt planeten der magnetiske krefter virker.

Når det gjelder opprinnelsen, da dette spørsmålet er ennå ikke endelig løst. Men de fleste forskere er tilbøyelige til å tro at planeten vår skylder sitt magnetfelt til kjernen. Den består av en indre fast og en ytre flytende del. Jordas rotasjon bidrar til konstante strømmer i væskekjernen. Og dette fører til fremveksten av et magnetisk felt rundt dem.

De fleste planetene solsystemet har magnetiske felt i ulik grad. Hvis du plasserer dem i rekkefølge etter avtagende magnetisk dipolmoment, får du følgende bilde: Jupiter, Saturn, Jorden, Merkur og Mars. hovedårsaken dens forekomst er tilstedeværelsen av en flytende kjerne.

Et slikt fenomen som magnetisme har vært kjent for menneskeheten i svært lang tid. Den har fått navnet sitt fra byen Magnetia, som ligger i Lilleasia. Det var der en enorm mengde jernmalm ble oppdaget. Vi kan finne de aller første omtalene av unike i verkene til Titus Lucretius Cara, som skrev om dette i diktet "On the Nature of Things", omtrent i det 1. århundre f.Kr.

Siden antikken har folk funnet bruk unike egenskaper jernmalm. En av de vanligste enhetene hvis handling var basert på tiltrekningen av metaller var kompasset. Nå er det veldig vanskelig å forestille seg ulike bransjer som ikke ville brukt enkle magneter og elektromagneter.

Jordens magnetfelt er området rundt planeten som beskytter den mot de skadelige effektene av radioaktiv stråling. Forskere krangler fortsatt om opprinnelsen til dette feltet. Men de fleste av dem tror at det oppsto på grunn av at sentrum av planeten vår har en flytende ekstern og solid indre komponent. Under rotasjon beveger den flytende delen av kjernen seg, ladet elektriske partikler bevege seg og det dannes et såkalt magnetfelt.

Jordens magnetfelt kalles også magnetosfæren. Konseptet "magnetisme" er en omfattende og global naturegenskap. På dette øyeblikket Det er umulig å lage en fullstendig teori om solar og terrestrisk tyngdekraft, men vitenskapen prøver allerede å finne ut av ting, og den klarer å gi ganske overbevisende forklaringer på ulike aspekter ved dette komplekse fenomenet.

I I det siste Forskere og vanlige borgere er i stor grad bekymret for at jordens magnetfelt gradvis svekker sin innflytelse. Det er vitenskapelig bevist at magnetfeltet i løpet av de siste 170 årene har blitt jevnt svekket. Dette får deg til å tenke, siden det er en viss type skjold som beskytter jorden og dyreliv fra de forferdelige strålingseffektene solstråler. motstår strømmen av alle slike partikler som flyr mot polene. Alle disse strømmene dveler i det øvre laget av atmosfæren ved polene, og danner et fantastisk fenomen - nordlyset.

Hvis jordens magnetfelt plutselig forsvinner eller svekkes betydelig, vil alt på planeten være under direkte påvirkning av kosmisk og solstråling. Dette vil igjen føre til strålesykdommer og skade på alle levende organismer. Konsekvensen av en slik katastrofe vil være forferdelige mutasjoner eller fullstendig ødeleggelse. Til vår store lettelse er en slik utvikling lite sannsynlig.

Paleomagnetologer var i stand til å gi ganske pålitelige data om at magnetfeltet konstant oscillerer, og perioden for slike svingninger varierer. De kompilerte også en omtrentlig kurve over feltsvingninger og fant at for øyeblikket er feltet i en synkende posisjon og vil fortsette å avta i ytterligere et par tusen år. Så vil det begynne å intensivere igjen i løpet av 4 tusen år. Den siste maksimale verdien av magnetfeltattraksjonen skjedde i begynnelsen av den nåværende epoken. Årsakene til slik ustabilitet har blitt fremsatt på en rekke måter, men det er ingen spesifikk teori om denne saken.

Det har lenge vært kjent at mange magnetfelt har en negativ effekt på levende organismer. For eksempel har forsøk utført på dyr vist at et eksternt magnetfelt kan forsinke utviklingen, bremse celleveksten og til og med endre sammensetningen av blodet. Det er derfor de fører til en forverring av helsen til væravhengige mennesker.

For mennesker er et sikkert magnetfelt på jorden et felt med en styrkeverdi på ikke mer enn 700 oersted. Det er verdt å merke seg det vi snakker om ikke om jordas magnetfelt i seg selv, men om de elektromagnetiske feltene som dannes under driften av enhver radio og elektrisk enhet.

Den fysiske siden av prosessen med påvirkning av jordens magnetfelt på mennesker er fortsatt ikke helt klar. Men vi klarte å finne ut at det påvirker planter: spiring og videre vekst av frø avhenger direkte av deres opprinnelige orientering i forhold til magnetfeltet. Dessuten kan endringen enten akselerere eller bremse utviklingen av planten. Det er godt mulig at denne eiendommen en dag vil bli brukt i jordbruk.

Jorden er tiltrekningskraften. Det varierer noen steder, men gjennomsnittet er 0,5 oersted. Noen steder (i den såkalte spenningen øker til 2E.

I De siste dagene En stor mengde nyheter om jordens magnetfelt har dukket opp på vitenskapelige informasjonssider. For eksempel nyheter om at det har endret seg betydelig i det siste, eller at magnetfeltet bidrar til lekkasje av oksygen fra jordens atmosfære, eller til og med at kuer i beitemark er orientert langs linjene til magnetfeltet. Hva er et magnetfelt og hvor viktig er alle disse nyhetene?

er området rundt planeten vår der magnetiske krefter virker. Spørsmålet om opprinnelsen til magnetfeltet er ennå ikke fullstendig løst. Imidlertid er de fleste forskere enige om at tilstedeværelsen av jordens magnetfelt i det minste delvis skyldes kjernen. Jordens kjerne består av et fast indre og et flytende ytre. Jordens rotasjon skaper konstante strømmer i væskekjernen. Som leseren kanskje husker fra fysikktimer, bevegelse elektriske ladninger fører til utseendet til et magnetfelt rundt dem.

En av de vanligste teoriene som forklarer feltets natur, teorien om dynamoeffekten, antar at konvektive eller turbulente bevegelser av en ledende væske i kjernen bidrar til selveksitasjon og vedlikehold av feltet i en stasjonær tilstand.

Jorden kan betraktes som en magnetisk dipol. Hans sydpol ligger på den geografiske Nordpolen, og den nordlige er følgelig på Sydpolen. Faktisk faller ikke jordens geografiske og magnetiske poler sammen ikke bare i "retning". Magnetfeltaksen vippes i forhold til jordens rotasjonsakse med 11,6 grader. Siden forskjellen ikke er særlig betydelig, kan vi bruke et kompass. Pilen peker nøyaktig til jordens magnetiske sørpol og nesten nøyaktig til den nordlige geografiske polen. Hvis kompasset hadde blitt oppfunnet for 720 tusen år siden, ville det ha pekt mot både den geografiske og magnetiske nordpolen. Men mer om det nedenfor.

Magnetfeltet beskytter jordens innbyggere og kunstige satellitter mot de skadelige effektene av kosmiske partikler. Slike partikler inkluderer for eksempel ioniserte (ladede) partikler fra solvinden. Det magnetiske feltet endrer banen for deres bevegelse, og dirigerer partiklene langs feltlinjene. Nødvendigheten av et magnetfelt for eksistensen av liv begrenser rekkevidden av potensielt beboelige planeter (hvis vi går ut fra antakelsen om at hypotetisk mulige livsformer ligner på jordiske innbyggere).

Forskere utelukker ikke at noen av planetene jordtype har ikke en metallkjerne og er følgelig blottet for et magnetfelt. Inntil nå ble planeter laget av fast stein, som Jorden, antatt å inneholde tre hovedlag: en solid skorpe, en viskøs mantel og en solid eller smeltet jernkjerne. I en fersk artikkel foreslo forskere fra Massachusetts Institute of Technology to mulige mekanismer for dannelsen av "steinete" planeter uten en kjerne. Hvis de teoretiske beregningene til forskerne bekreftes av observasjoner, må formelen for å beregne sannsynligheten for å møte humanoider i universet, eller i det minste noe som minner om illustrasjoner fra en biologilærebok, skrives om.

Jordboere kan også miste sin magnetiske beskyttelse. Det er sant at geofysikere ennå ikke kan si nøyaktig når dette vil skje. Faktum er at jordens magnetiske poler ikke er konstante. Med jevne mellomrom bytter de plass. For ikke lenge siden fant forskerne at jorden "husker" polenes reversering. Analyse av slike "minner" viste at i løpet av de siste 160 millioner årene har magnetiske nord og sør skiftet plass rundt 100 ganger. Sist denne hendelsen skjedde for rundt 720 tusen år siden.

Endringen av polene er ledsaget av en endring i konfigurasjonen av magnetfeltet. I løpet av " overgangsperiode"Betydlig flere kosmiske partikler, farlige for levende organismer, trenger inn til jorden. En av hypotesene som forklarer forsvinningen av dinosaurer sier at gigantiske reptiler ble utryddet nettopp under neste polskifte.

I tillegg til "sporene" av planlagte aktiviteter for å endre polene, la forskerne merke til farlige endringer i jordens magnetfelt. Analyse av data om tilstanden hans over flere år viste at i siste månedene Farlige endringer begynte å skje i ham. Forskere har ikke registrert så skarpe "bevegelser" av feltet på veldig lenge. Bekymringsområdet for forskere ligger i den sørlige delen Atlanterhavet. "Tykkelsen" på magnetfeltet i dette området overstiger ikke en tredjedel av det "normale". Forskere har lenge lagt merke til dette "hullet" i jordens magnetfelt. Data samlet over 150 år viser at feltet her har svekket seg med ti prosent i løpet av denne perioden.

For øyeblikket er det vanskelig å si hvilken trussel dette utgjør for menneskeheten. En av konsekvensene av å svekke feltstyrken kan være en økning (om enn ubetydelig) i oksygeninnholdet i jordens atmosfære. Forbindelsen mellom jordens magnetfelt og denne gassen ble etablert ved hjelp av Cluster-satellittsystemet, et prosjekt fra European Space Agency. Forskere har funnet ut at magnetfeltet akselererer oksygenioner og "kaster" dem ut i verdensrommet.

Til tross for at magnetfeltet ikke kan sees, føler innbyggerne på jorden det godt. Trekkfugler, for eksempel finner de veien, og fokuserer spesielt på det. Det er flere hypoteser som forklarer nøyaktig hvordan de oppfatter feltet. En av de siste antyder at fugler oppfatter magnetfeltet visuelt. Spesielle proteiner - kryptokromer - i øynene til trekkfugler er i stand til å endre sin posisjon under påvirkning av et magnetfelt. Forfatterne av teorien mener at kryptokromer kan fungere som et kompass.

I tillegg til fugler bruker havskilpadder jordens magnetfelt i stedet for GPS. Og som analysen viste satellittbilder presentert innenfor rammen av prosjektet Google Earth, kyr. Etter å ha studert fotografier av 8510 kyr i 308 områder av verden, konkluderte forskerne at disse dyrene fortrinnsvis orienterer kroppene sine fra nord til sør (eller fra sør til nord). Dessuten er ikke "referansepunktene" for kyr geografiske, men de magnetiske polene på jorden. Mekanismen som kuer oppfatter magnetfeltet med og årsakene til denne spesielle reaksjonen på det er fortsatt uklar.

I tillegg til de oppførte bemerkelsesverdige egenskapene, bidrar magnetfeltet til utseendet til nordlys. De oppstår som et resultat av plutselige endringer i feltet som skjer i fjerntliggende områder av feltet.

Magnetfeltet ble ikke ignorert av tilhengere av en av "konspirasjonsteoriene" - teorien om en månehoax. Som nevnt ovenfor beskytter magnetfeltet oss mot kosmiske partikler. "Samlede" partikler samler seg inn visse deler felt - de såkalte Van Alen-strålingsbeltene. Skeptikere som ikke tror på virkeligheten av landinger på månen, tror at under flyturen gjennom strålingsbeltene ville astronauter motta dødelig dose stråling.

Jordens magnetfelt er en fantastisk konsekvens av fysikkens lover, et beskyttende skjold, et landemerke og skaperen av nordlys. Hvis det ikke var for det, ville livet på jorden kanskje sett helt annerledes ut. Generelt, hvis det ikke var noe magnetfelt, måtte det oppfinnes.

Struktur og egenskaper ved jordas magnetfelt

I en liten avstand fra jordoverflaten, omtrent tre av dens radier, har magnetfeltlinjer et dipollignende arrangement. Denne regionen kalles jordens plasmasfære.

Når du beveger deg bort fra jordoverflaten, øker påvirkningen fra solvinden: på siden av solen komprimeres det geomagnetiske feltet, og på den motsatte nattsiden strekker det seg til en lang hale.

Plasmosfære

Strømmer i ionosfæren har en merkbar effekt på magnetfeltet på jordoverflaten. Denne regionen av den øvre atmosfæren strekker seg fra høyder på rundt 100 km og oppover. Inneholder et stort nummer av ioner. Plasmaet holdes av jordens magnetfelt, men tilstanden bestemmes av samspillet mellom jordens magnetfelt og solvinden, noe som forklarer sammenhengen mellom magnetiske stormer på jorden og solutbrudd.

Feltalternativer

Punkter på jorden der magnetfeltstyrken har en vertikal retning kalles magnetiske poler. Det er to slike punkter på jorden: den magnetiske nordpolen og den magnetiske sørpolen.

Den rette linjen som går gjennom de magnetiske polene kalles jordens magnetiske akse. Storsirkelen i et plan som er vinkelrett på den magnetiske aksen kalles den magnetiske ekvator. Magnetfeltstyrken ved punkter på den magnetiske ekvator har en tilnærmet horisontal retning.

Gjennomsnittlig feltstyrke ved jordoverflaten er omtrent 0,5 Oe (40 A/m) og er svært avhengig av geografisk plassering. Den magnetiske feltstyrken ved den magnetiske ekvator er ca. 0,34 Oe (Oersted), ved de magnetiske polene er den ca. 0,66 Oe. I noen områder (i de såkalte områdene med magnetiske anomalier) øker spenningen kraftig. I området av Kursk magnetiske anomali når den 2 Oe.

Jordens magnetiske dipolmoment i 1995 var 7,812x10 25 G cm 3 (eller 7,812x10 22 Am 2), og gikk i gjennomsnitt de siste tiårene ned med 0,004x10 25 G cm 3 eller 1/4000 per år.

En vanlig tilnærming av jordens magnetfelt er i form av en harmonisk serie - Gauss-serien.

Jordens magnetfelt er preget av forstyrrelser som kalles geomagnetiske pulsasjoner på grunn av eksitasjon av hydromagnetiske bølger i jordens magnetosfære; Frekvensområdet for pulseringer strekker seg fra millihertz til én kilohertz.

Magnetisk meridian

Magnetiske meridianer er projeksjonene av jordens magnetfeltlinjer på overflaten; komplekse kurver som konvergerer ved jordens nord- og sørmagnetiske poler.

Hypoteser om naturen til jordens magnetfelt

Nylig er det utviklet en hypotese som kobler fremveksten av jordens magnetfelt med strømmen av strømmer i den flytende metallkjernen. Det er beregnet at sonen der den "magnetiske dynamo"-mekanismen fungerer, ligger i en avstand på 0,25-0,3 jordradier. En lignende feltgenereringsmekanisme kan finne sted på andre planeter, spesielt i kjernene til Jupiter og Saturn (ifølge noen antakelser, bestående av flytende metallisk hydrogen).

Endringer i jordas magnetfelt

Studier av remanent magnetisering ervervet av magmatisk steiner når de avkjøles under Curie-punktet, indikerer gjentatte inversjoner av jordens magnetiske felt, registrert i stripemagnetiske anomalier i havskorpen, parallelt med aksene til midthavsryggene.

Dannelse av stripemagnetiske anomalier under spredning.

Forskyvning av jordens magnetiske poler

Forskyvningen av magnetiske poler har blitt registrert siden 1885. I løpet av de siste 100 årene har den magnetiske polen på den sørlige halvkule beveget seg nesten 900 km og nådd indiske hav. De siste dataene om tilstanden til den arktiske magnetiske polen (beveger seg mot den østsibirske verdens magnetiske anomali gjennom Polhavet) viste at fra 1973 til 1984 var kjørelengden 120 km, fra 1984 til 1994 - mer enn 150 km. Selv om disse dataene er beregnet, bekreftes de ved målinger av den magnetiske nordpolen. I følge data fra begynnelsen av 2007 økte drifthastigheten til den nordmagnetiske polen fra 10 km/år på 70-tallet til 60 km/år i 2004.

Styrken til jordens magnetfelt faller, og ujevnt. I løpet av de siste 22 årene har den gått ned med gjennomsnittlig 1,7 %, og i enkelte regioner – for eksempel i Sør-Atlanterhavet – med 10 prosent. Noen steder økte magnetfeltstyrken, i motsetning til den generelle trenden, til og med.

Akselerasjonen av polenes bevegelse (i gjennomsnitt 3 km/år) og deres bevegelse langs korridorene for magnetisk polinversjon (mer enn 400 paleoinversjoner gjorde det mulig å identifisere disse korridorene) antyder at denne bevegelsen av polene bør sees ikke som en ekskursjon, men som en annen inversjon av jordens magnetfelt.

Dette bekreftes av den nåværende økningen i åpningsvinkelen til cuspene (polare gap i magnetosfæren i nord og sør), som nådde 45° på midten av 90-tallet. Strålingsmateriale fra solvinden, interplanetarisk rom og kosmiske stråler, som et resultat av at mer materie og energi kommer inn i de polare områdene, noe som kan føre til ytterligere oppvarming av polarhettene.

Tidligere skjedde magnetiske polvendinger mange ganger og liv ble bevart. Spørsmålet er til hvilken pris. Hvis, som noen hypoteser sier, jordens magnetosfære forsvinner i noen tid under en reversering av polene, vil en strøm av kosmiske stråler falle på jorden, noe som utgjør en fare for landboere, og enda mer hvis forsvinningen av magnetosfæren er assosiert med utarming av ozonlaget. Det er oppmuntrende at under reverseringen av det magnetiske solfeltet som skjedde i mars 2001, ble den fullstendige forsvinningen av solmagnetosfæren ikke registrert. Hele omdreiningssyklusen til solens magnetfelt er 22 år.

Geomagnetiske koordinater (McIlwain-koordinater)

I kosmisk strålefysikk er spesifikke koordinater i det geomagnetiske feltet, oppkalt etter forskeren Carl McIlwain som først foreslo bruk av dem, mye brukt, siden de er basert på invarianter av partikkelbevegelse i et magnetfelt. Et punkt i et dipolfelt er karakterisert ved to koordinater (L, B), der L er det såkalte magnetiske skallet, eller McIlwain-parameteren (engelsk L-shell, L-verdi, McIlwain L-parameter), B er den magnetiske induksjon av feltet (vanligvis i Gs). Parameteren til det magnetiske skallet tas vanligvis til å være verdien L, lik forholdet mellom den gjennomsnittlige avstanden til det virkelige magnetiske skallet fra midten av jorden i planet til den geomagnetiske ekvator til jordens radius.

Forskningshistorie

Evnen til magnetiserte objekter til å lokaliseres i en bestemt retning var kjent for kineserne for flere tusen år siden.

I 1544 oppdaget den tyske forskeren Georg Hartmann magnetisk tilbøyelighet. Magnetisk helning er vinkelen som nålen, under påvirkning av jordens magnetfelt, avviker fra horisontalplanet nedover eller oppover. På halvkulen nord for den magnetiske ekvator (som ikke sammenfaller med den geografiske ekvator), avviker den nordlige enden av pilen nedover, i den sørlige - omvendt. Ved selve den magnetiske ekvator er magnetfeltlinjene parallelle med jordoverflaten.

Den første antagelsen om tilstedeværelsen av jordens magnetfelt, som forårsaker slik oppførsel av magnetiserte objekter, ble gjort av den engelske legen og naturfilosofen William Gilbert i 1600 i sin bok "On the Magnet" ("De Magnete"), der han beskrev eksperimentet med en ball av magnetisk malm og en liten jernpil. Gilbert kom til den konklusjonen at Jorden er en stor magnet. Observasjoner av den engelske astronomen Henry Gellibrand viste at det geomagnetiske feltet ikke er konstant, men endres sakte.

José de Acosta (en av grunnleggerne av geofysikk, ifølge Humboldt) i hans History (1590) dukket først opp teorien om fire linjer uten magnetisk deklinasjon (han beskrev bruken av et kompass, avbøyningsvinkelen, forskjellene mellom magnetisk og Nordpolen; selv om avvik var kjent allerede på 1400-tallet, beskrev han fluktuasjonen av avvik fra ett punkt til et annet; han identifiserte steder med null avvik: for eksempel på Azorene).

Vinkelen som magnetnålen avviker fra nord-sør-retningen kalles magnetisk deklinasjon. Christopher Columbus oppdaget at magnetisk deklinasjon ikke forblir konstant, men endres med endringer geografiske koordinater. Columbus oppdagelse ga impulser til en ny studie av jordens magnetfelt: informasjon om det var nødvendig av sjømenn. I 1759 ga den russiske forskeren M.V. Lomonosov, i sin rapport "Diskurs om sjørutens store nøyaktighet", verdifulle råd for å øke nøyaktigheten av kompassavlesningene. For å studere terrestrisk magnetisme anbefalte M.V. Lomonosov å organisere et nettverk av permanente punkter (observatorier) for å utføre systematiske magnetiske observasjoner; Slike observasjoner må utføres bredt til sjøs. Lomonosovs idé om å organisere magnetiske observatorier ble realisert bare 60 år senere i Russland.

I 1831 oppdaget den engelske polfareren John Ross den magnetiske polen i den kanadiske skjærgården - regionen der den magnetiske nålen inntar en vertikal posisjon, det vil si at helningen er 90°. I 1841 nådde James Ross (nevø av John Ross) den andre magnetiske polen på jorden, som ligger i Antarktis.

Carl Gauss (tysk: Carl Friedrich Gauss) la frem en teori om opprinnelsen til jordens magnetfelt og beviste i 1839 at hoveddelen av det kommer ut av jorden, og årsaken til små, korte avvik i dens verdier må søkes i det ytre miljø.

kilde - Wikipedia

Se også avsnitt- Last ned gratis astronomibøker

Se også avsnitt- Last ned astronomiske artikler og sammendrag gratis

Se også avsnitt- kjøpe på nettet

Se også avsnitt- artikler fra vitenskapelige tidsskrifter