IN utolsó napok Tudományos információs oldalakon nagy mennyiségű hír jelent meg a Föld mágneses teréről. Például olyan hírek, hogy az utóbbi időben jelentősen megváltozott, vagy hogy a mágneses tér hozzájárul az oxigén kiszivárgásához a föld légköréből, vagy akár arról, hogy a legelőn lévő tehenek a mágneses tér vonala mentén tájolódnak. Mi az a mágneses tér, és mennyire fontosak ezek a hírek?

a bolygónk körüli terület, ahol mágneses erők működnek. A mágneses tér eredetének kérdése még nem teljesen megoldott. A legtöbb kutató azonban egyetért abban, hogy a Föld mágneses tere legalább részben a magjának köszönhető. A Föld magja egy szilárd belsőből és egy folyékony külsőből áll. A Föld forgása állandó áramokat hoz létre a folyékony magban. Amint az olvasó fizikaórákról emlékszik, az elektromos töltések mozgása mágneses tér megjelenését eredményezi körülöttük.

Az egyik legelterjedtebb, a mező természetét magyarázó elmélet, a dinamóeffektus elmélete azt feltételezi, hogy egy vezető folyadék konvektív vagy turbulens mozgása a magban hozzájárul az öngerjesztéshez és a mező stacionárius állapotban való fenntartásához.

A Föld mágneses dipólusnak tekinthető. Az övé Déli-sark a földrajzi Északi-sarkon található, az északi pedig ennek megfelelően a Déli-sarkon.

A mágneses tér megvédi a Föld és a mesterséges műholdak lakóit a kozmikus részecskék káros hatásaitól. Ilyen részecskék közé tartoznak például az ionizált (töltött) napszél részecskék. A mágneses tér megváltoztatja mozgásuk pályáját, a részecskéket a térvonalak mentén irányítja.

A mágneses tér szükségessége az élet létéhez szűkíti a potenciálisan lakható bolygók körét (ha abból indulunk ki, hogy a hipotetikusan lehetséges életformák hasonlóak a földi lakosokhoz).

A tudósok nem zárják ki, hogy egyes földi bolygók nem rendelkeznek fémes maggal, és ennek megfelelően nem rendelkeznek mágneses mezővel. Eddig úgy gondolták, hogy a szilárd kőzetből készült bolygók, mint a Föld, három fő réteget tartalmaznak: egy szilárd kérget, egy viszkózus köpenyt és egy szilárd vagy olvadt vasmagot. A Massachusetts Institute of Technology tudósai egy közelmúltban megjelent tanulmányukban két lehetséges mechanizmust javasoltak a mag nélküli „sziklás” bolygók kialakulására. Ha a kutatók elméleti számításait megfigyelések is megerősítik, akkor át kell írni azt a képletet, amellyel kiszámítható a humanoidokkal való találkozás valószínűsége az Univerzumban, vagy legalábbis valami, ami egy biológia tankönyv illusztrációira emlékeztet.

A földlakók elveszíthetik mágneses védelmüket is. Igaz, a geofizikusok még nem tudják megmondani, hogy ez pontosan mikor fog megtörténni. A helyzet az, hogy a Föld mágneses pólusai nem állandóak. Időnként helyet cserélnek. Nem sokkal ezelőtt a kutatók azt találták, hogy a Föld „emlékezik” a pólusok megfordulására. Az ilyen „emlékek” elemzése kimutatta, hogy az elmúlt 160 millió év során a mágneses észak és dél körülbelül 100-szor változott helyet. Ez az esemény utoljára körülbelül 720 ezer évvel ezelőtt történt. A pólusok változása a mágneses tér konfigurációjának megváltozásával jár együtt.

A pólusok megváltoztatására tervezett tevékenységek „nyomai” mellett a kutatók veszélyes elmozdulásokat észleltek a Föld mágneses terén. Az állapotára vonatkozó adatok több éves elemzése azt mutatta, hogy az elmúlt hónapokban veszélyes változások kezdődtek nála. A tudósok nagyon régóta nem rögzítették a mező ilyen éles „mozgását”. A kutatók érdeklődési területe az Atlanti-óceán déli részén található. A mágneses tér "vastagsága" ezen a területen nem haladja meg a "normál" egyharmadát.

A kutatók már régóta észrevették ezt a „lyukat” a Föld mágneses terén. A 150 év alatt gyűjtött adatok azt mutatják, hogy az itteni mezőny tíz százalékkal gyengült ebben az időszakban. On pillanatnyilag Nehéz megmondani, milyen veszélyt jelent ez az emberiségre. A térerő gyengülésének egyik következménye lehet az oxigéntartalom (bár jelentéktelen) növekedése. a föld légköre

. A Föld mágneses tere és ez a gáz közötti kapcsolat az Európai Űrügynökség projektje, a Cluster műholdrendszer segítségével jött létre. A tudósok azt találták, hogy a mágneses mező felgyorsítja az oxigénionokat, és „kidobja” őket a világűrbe. Annak ellenére, hogy a mágneses mező nem látható, a Föld lakói jól érzik.

Vándormadarak

például megtalálják az utat, és kifejezetten erre összpontosítanak. Számos hipotézis létezik arra vonatkozóan, hogy pontosan hogyan érzékelik a mezőt. Az egyik legújabb azt sugallja, hogy a madarak vizuálisan érzékelik a mágneses mezőt. A speciális fehérjék - kriptokrómok - a vándormadarak szemében mágneses tér hatására képesek megváltoztatni helyzetüket. Az elmélet szerzői úgy vélik, hogy a kriptokrómok iránytűként működhetnek.

A mágneses mezőt nem hagyták figyelmen kívül az egyik „összeesküvés-elmélet” - a holdi álhír elméletének – támogatói. Mint fentebb említettük, a mágneses mező megvéd minket a kozmikus részecskéktől. Az "összegyűjtött" részecskék felhalmozódnak a mező bizonyos részein - az úgynevezett Van Alen sugárzónákban. A szkeptikusok, akik nem hisznek a holdraszállás valóságában, úgy vélik, hogy az űrhajósok halálos dózisú sugárzást kaptak volna a sugárzónákon való repülésük során.

A Föld mágneses tere a fizika törvényeinek elképesztő következménye, védőpajzs, mérföldkő és az aurórák megteremtője. Ha nem lett volna, a földi élet teljesen másképp nézhetett volna ki. Általában, ha nem lenne mágneses tér, fel kellene találni.

A Föld mágneses terének felépítése és jellemzői

A Föld felszínétől kis távolságra, körülbelül három sugarában, a mágneses erővonalak dipólusszerű elrendezésűek. Ezt a területet a Föld plazmaszférájának nevezik.

Ahogy távolodsz a Föld felszínétől, a napszél befolyása növekszik: a Nap oldalán a geomágneses tér összenyomódik, az ellenkező, éjszakai oldalon pedig hosszú farokká nyúlik.

Plazmoszféra

Az ionoszférában zajló áramok észrevehetően befolyásolják a Föld felszínén lévő mágneses mezőt. A felső légkörnek ez a tartománya körülbelül 100 km-es és afeletti magasságból terjed ki. Nagyszámú iont tartalmaz. A plazmát a Föld mágneses tere tartja, de állapotát a Föld mágneses mezőjének a napszéllel való kölcsönhatása határozza meg, ami megmagyarázza a Földön zajló mágneses viharok és a napkitörések közötti kapcsolatot.

Mezőbeállítások

A Föld azon pontjait, ahol a mágneses térerősség függőleges irányú, mágneses pólusoknak nevezzük. Két ilyen pont van a Földön: az északi mágneses pólus és a déli mágneses pólus.

A mágneses pólusokon áthaladó egyenest a Föld mágneses tengelyének nevezzük. A mágneses tengelyre merőleges síkban lévő nagykört mágneses egyenlítőnek nevezzük. A mágneses egyenlítő pontjain a mágneses térerősség megközelítőleg vízszintes irányú.

Az átlagos térerősség a Föld felszínén körülbelül 0,5 Oe (40 A/m), és erősen függ földrajzi elhelyezkedés. A mágneses térerősség a mágneses egyenlítőn körülbelül 0,34 Oe (Oersted), a mágneses pólusokon körülbelül 0,66 Oe. Egyes területeken (az úgynevezett mágneses anomáliák területein) a feszültség meredeken növekszik. A Kurszk mágneses anomália területén eléri a 2 Oe-t.

A Föld dipólus mágneses momentuma 1995-ben 7,812x10 25 G cm 3 (vagy 7,812x10 22 A m 2) volt, ami az elmúlt évtizedek átlagában évi 0,004x10 25 G cm 3-rel, vagyis 1/4000-rel csökkent.

A Föld mágneses mezejének általános közelítése egy harmonikus sorozat - a Gauss-sor - formájában.

A Föld mágneses terét geomágneses pulzációnak nevezett zavarok jellemzik, amelyek a Föld magnetoszférájában fellépő hidromágneses hullámok gerjesztése következtében alakulnak ki; A pulzáció frekvenciatartománya millihertztől egy kilohertzig terjed.

Mágneses meridián

A mágneses meridiánok a Föld mágneses erővonalainak vetületei a felszínre; a Föld északi és déli mágneses pólusánál összefutó összetett görbék.

Hipotézisek a Föld mágneses mezejének természetéről

A közelmúltban egy hipotézist dolgoztak ki, amely összekapcsolja a Föld mágneses mezejének kialakulását a folyékony fémmagban lévő áramok áramlásával.

A számítások szerint az a zóna, amelyben a „mágneses dinamó” mechanizmus működik, a Földtől 0,25-0,3 sugarú távolságban található. Hasonló térgeneráló mechanizmus más bolygókon is lejátszódhat, különösen a Jupiter és a Szaturnusz magjában (egyes feltételezések szerint folyékony fémes hidrogénből áll).

A Föld mágneses terének változásai

A magmás kőzetek által a Curie-pont alá történő lehűlés során szerzett maradék mágnesezettség vizsgálata a Föld mágneses mezejének ismétlődő inverzióit jelzi, amelyeket az óceáni kéreg sávos mágneses anomáliáiban rögzítettek, párhuzamosan az óceánközépi gerincek tengelyeivel.

Szalagmágneses anomáliák kialakulása szórás közben.

A Föld mágneses pólusainak eltolódása

A Föld mágneses mezejének ereje csökken, és egyenetlenül.

Az elmúlt 22 évben átlagosan 1,7%-kal, egyes régiókban - például az Atlanti-óceán déli részén - 10 százalékkal csökkent.

A mágneses térerősség helyenként az általános trenddel ellentétben még nőtt is. A pólusok mozgásának felgyorsulása (átlagosan 3 km/év) és mozgásuk a mágneses pólusfordítás folyosói mentén (több mint 400 paleoinverzió tette lehetővé e folyosók azonosítását) azt sugallja, hogy a pólusok ezen mozgását látni kell nem kirándulásként, hanem a Föld mágneses mezejének újabb megfordításaként. Ezt erősíti meg a csúcsok nyitási szögének jelenlegi növekedése (a magnetoszféra sarki rései északon és délen), amely a 90-es évek közepére elérte a 45°-ot. A kiszélesedett résekbe a napszél, a bolygóközi tér és a kozmikus sugarak sugárzása zúdult be, aminek következtében

több anyag és energia, ami a sarki sapkák további felmelegedéséhez vezethet. A múltban sokszor előfordult mágneses pólusváltás, és az élet megmaradt. A kérdés az, hogy milyen áron. Ha egyes hipotézisek szerint a Föld magnetoszférája egy időre eltűnik a pólusok megfordítása során, akkor kozmikus sugárfolyam hullik a Földre, ami veszélyt jelent a szárazföldi lakosokra, és még inkább, ha a Föld magnetoszférája eltűnik. A magnetoszféra az ózonréteg leépülésével jár. Biztató, hogy a 2001 márciusában bekövetkezett napmágneses tér megfordítása során a szoláris magnetoszféra teljes eltűnését nem rögzítették.

Teljes ciklus

A Nap mágneses mezejének forradalma 22 év.

Geomágneses koordináták (McIlwain koordináták)

A mágnesezett tárgyak egy bizonyos irányba való elhelyezkedését a kínaiak több ezer évvel ezelőtt ismerték.

1544-ben Georg Hartmann német tudós felfedezte a mágneses inklinációt.

A mágneses dőlés az a szög, amellyel a tű a Föld mágneses mezejének hatására eltér a vízszintes síktól lefelé vagy felfelé. A mágneses egyenlítőtől északra eső féltekén (amely nem esik egybe a földrajzi egyenlítővel) a nyíl északi vége lefelé, a déli oldalon pedig fordítva. Magán a mágneses egyenlítőn a mágneses erővonalak párhuzamosak a Föld felszínével.

Az első feltételezést a Föld mágneses mezőjének jelenlétéről, amely a mágnesezett tárgyak ilyen viselkedését okozza, William Gilbert angol orvos és természetfilozófus tette fel 1600-ban „On the Magnet” („De Magnete”) című könyvében, amelyben leírta a kísérletet egy mágneses ércgolyóval és egy kis vasnyíl. Gilbert arra a következtetésre jutott, hogy a Föld egy nagy mágnes. Henry Gellibrand angol csillagász megfigyelései kimutatták, hogy a geomágneses tér nem állandó, hanem lassan változik.

José de Acosta (Humboldt szerint a geofizika egyik megalapítója) története című művében (1590) jelent meg először a négy mágneses deklináció nélküli vonal elmélete (leírta az iránytű használatát, az eltérés szögét, a mágneses közötti különbségeket. és az Északi-sark, bár az eltérések már a 15. században ismertek voltak, az egyik pontról a másikra való eltérések ingadozását azonosította: például az Azori-szigeteken.

1831-ben John Ross angol sarkkutató fedezte fel a mágneses pólust a kanadai szigetvilágban - abban a régióban, ahol a mágnestű függőleges helyzetet foglal el, vagyis a dőlésszöge 90°. 1841-ben James Ross (John Ross unokaöccse) elérte a Föld másik mágneses pólusát, amely az Antarktiszon található.

Carl Gauss (németül: Carl Friedrich Gauss) elméletet terjesztett elő a Föld mágneses mezejének eredetéről, és 1839-ben bebizonyította, hogy ennek nagy része a Földből jön ki, és az értékei kis, rövid eltéréseinek oka. a külső környezetben kell keresni.

forrás - Wikipédia

Lásd még a részt- töltsön le ingyen csillagászati ​​könyveket

Lásd még a részt- csillagászati ​​cikkek ingyenes letöltése

Lásd még a részt- vásároljon online

Lásd még a részt- tudományos folyóiratok cikkei

2. FEJEZET

A FÖLD MÁGNESES TERE,

TÉR- ÉS IDŐVÁLTOZÁSAI

A Föld mágneses tere

Azt a teret, ahol a Föld mágneses erői fellépnek, mágneses térnek nevezzük. Első közelítéssel a Föld mágneses tere egy, a Föld forgástengelyével 11,5 0 -os szöget bezárt tengely mentén mágnesezett golyó mezőjének tekinthető. A Föld mágneses momentuma 8,3 10 22 Am 2. A geomágneses tér eloszlásának összetett képe első közelítéssel reprezentálható egy dipólus mezőjével (excentrikus, a Föld középpontjától kb. 436 km-rel eltolva). A dipólus térvonalak elhagyják a Déli-sarkot és belépnek az Északi-sarkra, és akár tíz Föld sugarú távolságra zárt hurkokat alkotva (2.1. ábra).

Rizs. 2.1. Egyenletesen mágnesezett földgömb mezővonalai

A geomágneses pólusok (egyenletesen mágnesezett golyó pólusai) és a mágneses pólusok a geomágneses koordináták rendszerét határozzák meg (geomágneses szélesség, geomágneses meridián, geomágneses egyenlítő).

A Föld bolygó folyamatosan a napszél áramlásában van, amely a napkorona gázdinamikus tágulása során jön létre a bolygóközi térben, magas hőmérséklet hatására. A napszél, amely egy folyamatos plazmaáram, főként sugárirányban terjedő protonokból és elektronokból áll. Műholdakon és rakétákon végzett mérések kimutatták, hogy a napszélplazma kölcsönhatása a geomágneses mezővel a Föld középpontjától 3 Rw távolságra lévő mező dipólusszerkezetének megsértéséhez vezet. A napszél a geomágneses teret a Föld-közeli tér korlátozott térfogatában lokalizálja, és a mágneses teret a plazmába „lefagyasztja”. Amikor geomágneses mezővel találkozik, a napszél meghajlik körülötte, és egy üstökösszerű üreget képez, amelyben a töltött részecskék mozgását a Föld mágneses tere szabályozza.

A napszél behatolása számára hozzáférhetetlen üreget a Föld magnetoszférájának nevezték. A magnetoszféra konfigurációját és a benne lévő plazma, mezők és áramok térbeli eloszlását sematikusan a 2.2 /18/ ábra mutatja be. A magnetoszféra külső határát magnetopauzának nevezzük. A magnetoszféra magnetopauza idején a napszél dinamikus nyomását a Föld mágneses terének nyomása egyensúlyozza ki. A napszél a nappali oldalon összenyomja a Föld mágneses terét, és az éjszakai oldalra viszi a sarkvidékek geomágneses erővonalait, így az ekliptikus sík közelében legalább 5 millió km hosszúságú Föld mágneses farkát alkotja.

Tipikus napszél-paraméterek esetén a szubszoláris magnetopauza pont távolsága 10 Rw. Ritka esetekben, amikor a napszél nyomása majdnem nullára csökken, a magnetopauza frontális pontja messze a nap felé mozdul, és a mágneses tér nagyon nagy távolságra dipólussá válik.

A napszél mágneses erővonalait a napszél nyomása összenyomja és lezárja. A magnetopauza frontális pontjának közelében a bolygóközi mágneses erővonalak kapcsolódhatnak a Föld sarki régióiból kilépő mágneses erővonalaihoz. Ezt a folyamatot, az úgynevezett visszakapcsolást a napszél az éjszakai oldalra viszi, csökkentve a mágneses tér fluxusát a nappali oldalon.

2.2. A magnetoszféra sematikus modellje

Az éjszakai oldalon a mágneses erővonalak antiszoláris irányban húzódnak, és a magnetoszféra farkát alkotják. A farok északi lebenyében lévő mező a Nap felé irányul, a déli lebenyben - az ellenkező irányba. A lebenyek között kifejezett semleges réteg képződik, amely ritka plazmával töltött plazmarétegbe merül. A zárt és nyílt mezővonalak határvonalát avral oválisokba vetítik, olyan területeket, ahol a leggyakrabban megfigyelhetők az aurorák.

A magnetopauza Nap felőli részén, a mágneses pólusok tartományában semleges pontok vannak, amelyek körül tölcsér alakú, gyenge mágneses térrel rendelkező területek, úgynevezett poláris csúcsok találhatók. A caspok 70-80 o-os nagyságrendű mágneses szélességekre vetülnek, és „ablakok” a napszélben.

Ezeknek a magnetopauza régióknak a mérete kicsi, és a napszél plazmarészecskéi szinte akadálytalanul behatolhatnak a térvonalak mentén az ionoszférába. Más régiókkal ellentétben a csúcsok olyan területek, ahol az ionoszféra ki van téve, ezért a magnetoszféra ütközései a napszél megszakadásaival és hullámfrontjaival elsősorban itt fordulnak elő.

A magnetoszféra térfogatának több mint 90%-a mágneses erővonalakkal kapcsolódik a poláris ionoszférához, amely a 60 fok feletti geomágneses szélességeken helyezkedik el. Itt a nagy szélességi körökön, ahol a térvonalak szinte merőlegesek a Föld felszínére, megjelennek a magnetoszférából származó töltött részecskék kicsapódásának hatásai. A részecskék behatolási mélysége és fékezési folyamata a részecskék energiájától függ. Az elektronok 100-70 km magasságig hatolnak be, ami a felső atmoszféra ionizációját és röntgensugárzást okoz. A sürgősségi fények, az úgynevezett aurorák a Föld magnetoszférájában hatalmas távolságokon végbemenő összetett folyamatok színes megnyilvánulásai /20/.

Amikor egy napplazmaáram ütközik a Föld mágneses mezőjével, az áramlás felé terjedő lökéshullám keletkezik, amelynek a Nap felőli eleje átlagosan 13-14 földsugár távolságra helyezkedik el. A lökéshullámfrontot egy 20 ezer km vastag átmeneti tartomány követi, ahol a napplazma mágneses tere rendezetlenné válik, részecskéinek mozgása kaotikussá válik. Átmeneti zóna- ez a magnetoszféra határa, amit magnetopauzának neveznek, a Nap oldalán található, 10-12 Föld sugarú távolságra. A napplazma-részecskék áramlatai a magnetoszféra körül áramlanak, és jelentős távolságon keresztül élesen torzítják a mágneses mező szerkezetét.

Körülbelül 3R 3 távolságig a mágneses tér egészen közel helyezkedik el a mágneses dipólus mezőjéhez, ennek a mágneses térnek az erőssége 1/ magassággal csökken. R h. Ezenkívül a mágneses tér lassabban gyengül, mint a dipólustér, és a nap oldali erővonalai a Föld felé nyomódnak. A Föld sarki régióiból kilépő geomágneses erővonalakat a napszél a Föld éjszakai oldalára tereli. Ott a magnetoszféra több mint 5 millió km hosszúságú „farkát” vagy „nyomvonalát” alkotják. Az ellenkező irányú mágneses erővonalak csomóit a farokban egy nagyon gyenge mágneses tér (semleges réteg) választja el, ahol több millió fokos forró plazma koncentrálódik.

A magnetoszféra farkába nyúló erővonalak mentén a bolygó plazmafarkának részecskéi belépnek az éjszakai részbe. Ezek a részecskék okozzák az aurórákat. Megnyilvánulásuk zónája keskeny ovális alakú csík. Az ovális középpontja a geomágneses pólushoz képest az éjszakai oldal felé tolódik el. A Föld ehhez az oválishoz képest napi mozgásában forog. Az aurora ovális méretét és helyzetét a magnetoszféra elhelyezkedése és konfigurációja határozza meg, és a naptevékenységtől függ. A legnagyobb naptevékenység időszakaiban az aurorák oválisa alacsonyabb szélességi fokokra ereszkedik le.

A Föld mágneses tere a bolygó belsejében lévő források által generált képződmény. Ez a geofizika megfelelő szakaszának vizsgálati tárgya. Ezután nézzük meg közelebbről, mi a Föld mágneses tere, és hogyan jön létre.

Általános információk

Nem messze a Föld felszínétől, körülbelül három sugara távolságra a mágneses tér erővonalai a „két poláris töltés” ​​rendszere mentén helyezkednek el. Van itt egy „plazmagömbnek” nevezett terület. A bolygó felszínétől való távolság növekedésével a napkoronából érkező ionizált részecskék áramlásának hatása nő. Ez a magnetoszféra Nap felőli összenyomódásához vezet, és éppen ellenkezőleg, a Föld mágneses tere az ellenkező, árnyék oldalról megnyúlik.

Plazma gömb

A töltött részecskék irányított mozgása a légkör felső rétegeiben (ionoszférában) érezhető hatással van a Föld felszíni mágneses terére. Utóbbi elhelyezkedése a bolygó felszínétől száz kilométerre vagy annál magasabban van. A Föld mágneses tere tartja a plazmagömböt. Szerkezete azonban erősen függ a napszél aktivitásától és a határoló réteggel való kölcsönhatásától. A mágneses viharok gyakoriságát pedig bolygónkon a Nap kitörései határozzák meg.

Terminológia

Létezik egy „Föld mágneses tengelye” fogalom. Ez egy egyenes vonal, amely áthalad a bolygó megfelelő pólusain. A "mágneses egyenlítő" a sík nagy köre, amely merőleges erre a tengelyre. A rajta lévő vektor iránya közel van a vízszinteshez. A Föld mágneses terének átlagos erőssége jelentősen függ a földrajzi elhelyezkedéstől. Ez körülbelül 0,5 Oe, azaz 40 A/m. A mágneses egyenlítőn ez a mutató körülbelül 0,34 Oe, a pólusok közelében pedig közel 0,66 Oe A bolygó bizonyos anomáliáiban, például a Kurszk anomálián belül, a mutató megnő, és eléri a 2 Oe-t A Föld magnetoszférájának összetett szerkezetű vonalait, amelyek a felszínére vetítve, és a saját pólusainál összefolynak, „mágneses meridiánoknak” nevezik.

Az előfordulás természete. Feltételezések és sejtések

Nem is olyan régen a Föld magnetoszféra megjelenése és a bolygónk sugarának negyed-harmadára eső folyékony fémmagban folyó áram áramlása közötti kapcsolatról szóló feltételezés létjogosultságot kapott. . A tudósoknak van egy feltevésük a földkéreg közelében áramló úgynevezett „tellurikus áramlatokról”. Azt kell mondani, hogy idővel átalakul a formáció. A Föld mágneses tere többször változott az elmúlt száznyolcvan évben. Ezt rögzítik az óceáni kéregben, és ezt bizonyítják a remanens mágnesezéssel kapcsolatos vizsgálatok. Az óceángerincek mindkét oldalán lévő területek összehasonlításával meghatározható ezeknek a területeknek az eltérési ideje.

A Föld mágneses póluseltolódása

A bolygó ezen részeinek elhelyezkedése nem állandó. Elköltözésük tényét a tizenkilencedik század vége óta jegyezték fel. A déli féltekén a mágneses pólus ez idő alatt 900 km-rel eltolódott, és az Indiai-óceánban kötött ki. Hasonló folyamatok zajlanak az északi részen. Itt a pólus egy mágneses anomália felé mozdul el Kelet-Szibériában. 1973-tól 1994-ig 270 km volt a távolság, amennyivel a helyszín ideköltözött. Ezeket az előre kiszámított adatokat később mérések is megerősítették. A legfrissebb adatok szerint jelentősen megnőtt az északi félteke mágneses pólusának mozgási sebessége. A múlt század hetvenes éveinek 10 km/évről e század elejére 60 km/évre nőtt. Ugyanakkor a Föld mágneses mezejének erőssége egyenetlenül csökken. Tehát az elmúlt 22 évben néhol 1,7%-kal, valahol 10%-kal csökkent, bár vannak olyan területek is, ahol éppen ellenkezőleg, nőtt. A mágneses pólusok elmozdulásának gyorsulása (körülbelül évi 3 km-rel) okot ad arra, hogy feltételezzük, hogy a ma megfigyelt mozgásuk nem kirándulás, hanem újabb inverzió.

Ezt közvetve megerősíti az úgynevezett „poláris rések” növekedése a magnetoszféra déli és északi részén. A napkoronából és a világűrből származó ionizált anyag gyorsan behatol a keletkező tágulásokba. Ennek eredményeként egyre nagyobb mennyiségű energia gyűlik össze a Föld cirkumpoláris régióiban, ami önmagában is tele van a sarki jégsapkák további felmelegedésével.

Koordináták

A kozmikus sugarak tudományában a geomágneses tér koordinátáit használják, amelyeket McIlwain tudósról neveztek el. Ő volt az első, aki javaslatot tett ezek alkalmazására, mivel a töltött elemek mágneses térben való aktivitásának módosított változatain alapulnak. Egy ponthoz két koordinátát használunk (L, B). Jellemzik a mágneses héjat (McIlwain-paraméter) és az L térindukciót. Ez utóbbi egy olyan paraméter, amely megegyezik a gömb átlagos távolságának a bolygó középpontjától a sugarához viszonyított arányával.

"Mágneses dőlés"

Több ezer évvel ezelőtt a kínaiak csodálatos felfedezést tettek. Azt találták, hogy a mágnesezett tárgyak egy bizonyos irányban elhelyezhetők. És a tizenhatodik század közepén Georg Cartmann német tudós újabb felfedezést tett ezen a területen. Így jelent meg a „mágneses hajlam” fogalma. Ez a név a nyílnak a vízszintes síktól felfelé vagy lefelé való eltérési szögére utal a bolygó magnetoszférája hatására.

A kutatás történetéből

Az északi mágneses egyenlítő tartományában, amely eltér a földrajzi egyenlítőtől, az északi vége lefelé, a déli pedig éppen ellenkezőleg, felfelé mozog. 1600-ban angol orvos William Gilbert volt az első, aki feltételezéseket tett a Föld mágneses mezejének jelenlétéről, ami bizonyos viselkedést váltott ki a korábban mágnesezett objektumokban. Könyvében egy vas nyíllal felszerelt labdával végzett kísérletet írt le. Kutatásai eredményeként arra a következtetésre jutott, hogy a Föld egy nagy mágnes. Henry Gellibrant angol csillagász is végzett kísérleteket. Megfigyelései eredményeként arra a következtetésre jutott, hogy a Föld mágneses tere lassú változásoknak van kitéve.

José de Acosta ismertette az iránytű használatának lehetőségét. Azt is megállapította, hogy miben különbözik a mágneses és az északi pólus, és az övében híres történelem(1590) a mágneses eltérítés nélküli vonalak elméletét igazolták. Kolumbusz Kristóf is jelentős mértékben hozzájárult a vizsgált kérdés tanulmányozásához. Ő volt a felelős a mágneses deklináció változékonyságának felfedezéséért. Az átalakítások a földrajzi koordináták változásaitól függenek. A mágneses deklináció a tű észak-déli iránytól való eltérési szöge. Kolumbusz felfedezésével kapcsolatban felerősödtek a kutatások. A Föld mágneses mezejére vonatkozó információk rendkívül szükségesek voltak a navigátorok számára. M. V. Lomonoszov is dolgozott ezen a problémán. A földi mágnesesség tanulmányozásához szisztematikus megfigyeléseket javasolt állandó pontok segítségével (hasonlóan az obszervatóriumokhoz). Lomonoszov szerint az is nagyon fontos volt, hogy ezt a tengeren tegyék. A nagy tudós ötlete hatvan évvel később Oroszországban valósult meg. A mágneses pólus felfedezése a kanadai szigetvilágon az angol John Ross sarkkutatóé (1831). 1841-ben pedig felfedezte a bolygó másik pólusát, de az Antarktiszon. A Föld mágneses mezejének eredetére vonatkozó hipotézist Carl Gauss terjesztette elő. Hamar bebizonyította, hogy nagy része a bolygón belüli forrásból táplálkozik, de kisebb eltéréseinek oka a külső környezetben van.

1905-ben Einstein a földi mágnesesség okát a kortárs fizika öt fő rejtélye közé sorolta.

A 20. század elején a geomágneses tér létezésének tényét semmiképpen nem lehetett megmagyarázni (annak ellenére, hogy akkoriban a legparadoxabb tulajdonságát egyszerűen nem sejtették). Tudták, hogy a mágneses pólusok kissé elmozdultak a Föld felszínén, de senki sem gondolta, hogy radikálisabb viselkedésre képesek – ez a felfedezés még csak úton van

Szintén 1905-ben Bernard Brunhes francia geofizikus méréseket végzett a pleisztocén lávatelepek mágnesességéről Cantal déli megyében. Ezeknek a kőzeteknek a mágnesezési vektora közel 180 fokos volt a bolygómágneses mező vektorával (honfitársa, P. David még egy évvel korábban is hasonló eredményeket ért el). Brunhes arra a következtetésre jutott, hogy háromnegyed millió évvel ezelőtt, a láva kiömlésekor a geomágneses erővonalak iránya ellentétes volt a maival. Így fedezték fel a Föld mágneses mezejének inverziójának (polaritás megfordításának) hatását. Az 1920-as évek második felében Brunhes következtetéseit P.L. Mercanton és Monotori Matuyama, de ezek az elképzelések csak a század közepére nyertek elismerést.

Ma már tudjuk, hogy a geomágneses tér legalább 3,5 milliárd éve létezik, és ezalatt a mágneses pólusok ezerszer cserélődtek egymással (Brunhes és Matuyama a legutóbbi megfordítást tanulmányozta, amely ma már az ő nevüket viseli). A geomágneses mező néha több tízmillió évig, néha pedig legfeljebb ötszáz évszázadig megtartja orientációját. Maga az inverziós folyamat általában több ezer évig tart, és a befejezés után a térerősség általában nem tér vissza korábbi értékére, hanem több százalékkal változik.

A 20. század elején a geomágneses tér létezésének tényét semmiképpen nem lehetett megmagyarázni (annak ellenére, hogy akkoriban a legparadoxabb tulajdonságát egyszerűen nem sejtették). Tudták, hogy a mágneses pólusok kissé elmozdultak a Föld felszínén, de senki sem gondolta, hogy radikálisabb viselkedésre is képesek – ez a felfedezés még csak úton volt.

A geomágneses inverzió mechanizmusa a mai napig nem teljesen tisztázott, sőt száz évvel ezelőtt még egyáltalán nem tett lehetővé ésszerű magyarázatot. Ezért Brunhes és David felfedezései csak megerősítették Einstein értékelését – a földi mágnesesség valóban rendkívül titokzatos és érthetetlen volt. De addigra már több mint háromszáz éve tanulmányozták, és a 19. században az európai tudomány olyan sztárjai tanulmányozták, mint a nagy utazó Alexander von Humboldt, a briliáns matematikus, Carl Friedrich Gauss és a briliáns kísérleti fizikus, Wilhelm Weber. Tehát Einstein valóban a gyökeret nézte.

168 mágneses pólus

Mit gondol, hány mágneses pólusa van a bolygónknak? Szinte mindenki azt mondja, hogy kettő az Északi-sarkvidéken és az Antarktiszon található. Valójában a válasz a pólus fogalmának meghatározásától függ. A földrajzi pólusoknak a Föld tengelyének a bolygó felszínével való metszéspontjait tekintjük. Mivel a Föld merev testként forog, csak két ilyen pont van, és semmi másra nem lehet gondolni. De a mágneses pólusokkal a helyzet sokkal bonyolultabb. Például egy pólus egy kis területnek tekinthető (ideális esetben ismét egy pontnak), ahol a mágneses erővonalak merőlegesek a föld felszínére. Bármely magnetométer azonban nemcsak a bolygó mágneses terét rögzíti, hanem a helyi kőzetek, az ionoszférikus elektromos áramok, a napszél részecskék és más további mágneses források mezőit is (és ezek átlagos részaránya nem is olyan kicsi, több százalékos nagyságrendű) . Minél pontosabb az eszköz, annál jobban csinálja ezt - és ezért egyre nehezebbé teszi a valódi geomágneses mező elkülönítését (ezt főnek nevezik), amelynek forrása a föld mélyén található. Ezért a közvetlen méréssel meghatározott póluskoordináták még rövid időn keresztül sem stabilak.

Pólusok fordítva

Sokan tudják, hogy a pólusok általánosan elfogadott elnevezése ennek pont az ellenkezője. Az Északi-sarkon van egy pólus, amelyre a mágnestű északi vége mutat - ezért délinek kell tekinteni (a pólusok taszítják, nem úgy, mint a pólusok vonzzák!). Hasonlóképpen, a mágneses északi pólus a déli féltekén található magas szélességi fokokon. A pólusokat azonban hagyományosan földrajz szerint nevezzük el. A fizikusok régóta egyetértenek abban, hogy az erővonalak bármely mágnes északi pólusából kilépnek, és délre lépnek be. Ebből következik, hogy a Föld mágneses vonalai elhagyják a déli geomágneses pólust, és észak felé húzódnak. Ez az egyezmény, és nem szabad megszegni (ideje emlékezni Panyikovszkij szomorú tapasztalatára!).

A földi mágnesesség bizonyos modelljei alapján másképpen is cselekedhet, és meghatározhatja a pólus helyzetét. Első közelítéssel bolygónk geocentrikus mágneses dipólusnak tekinthető, amelynek tengelye átmegy a középpontján. Jelenleg a szög közte és a Föld tengelye között 10 fok (néhány évtizeddel ezelőtt még több mint 11 fok). Pontosabb modellezéssel kiderül, hogy a dipólus tengelye a Föld középpontjához képest az északnyugati rész irányába tolódik el Csendes-óceán körülbelül 540 km (ez egy excentrikus dipólus). Vannak más definíciók is.

De ez még nem minden. A Föld mágneses tere valójában nem rendelkezik dipólusszimmetriával, ezért több pólusa van hatalmas szám. Ha a Földet mágneses négypólusnak, kvadrupólusnak tekintjük, akkor még két pólust kell bevezetnünk - Malajziában és az Atlanti-óceán déli részén. Az oktupólusmodell meghatározza a nyolc pólust stb. A földi mágnesesség modern legfejlettebb modelljei akár 168 pólussal is működnek. Érdemes megjegyezni, hogy az inverzió során a geomágneses térnek csak a dipólus komponense tűnik el átmenetileg, míg a többi sokkal kevésbé változik.

A mágneses pólus, akárhogyan is definiálja, nem áll meg. A geocentrikus dipólus északi sarkának koordinátái 2000-ben 79,5 É és 71,6 W, 2010-ben pedig 80,0 É és 72,0 W. A valódi Északi-sark (a fizikai mérések által kimutatott) 2000 óta 81,0 é-ről és 109,7 ny-ra tolódott el. 85,2 É és 127,1 Ny. Szinte az egész huszadik században legfeljebb évi 10 km-t tett meg, de 1980 után hirtelen sokkal gyorsabban kezdett mozogni. Az 1990-es évek elején sebessége meghaladta az évi 15 km-t, és folyamatosan növekszik.

Eredmény számítógépes modellezés geomágneses tér megfordulása a Roberts és Glatzmeier modellben tíz- és százezer éves időközönként.

Amint azt Lawrence Newitt, a Kanadai Geológiai Kutatószolgálat geomágneses laboratóriumának egykori vezetője elmondta a Popular Mechanicsnak, a valódi pólus jelenleg északnyugat felé vándorol, és évente 50 km-t tesz meg. Ha több évtizedig nem változik mozgásának vektora, akkor a 21. század közepére Szibériába kerül. Ugyanezen Newitt több éve végzett rekonstrukciója szerint a XVII XVIII században A mágneses északi pólus túlnyomórészt délkeleti irányba mozdult el, és csak 1860 körül fordult északnyugat felé. A valódi déli mágneses pólus az elmúlt 300 évben ugyanabban az irányban mozog, és átlagos éves elmozdulása nem haladja meg a 10-15 km-t.

Iron Dynamo

Honnan származik a Föld mágneses tere? Az egyik lehetséges magyarázat egyszerűen szembeötlő. A Földnek van egy belső tömör vas-nikkel magja, melynek sugara 1220 km. Mivel ezek a fémek ferromágnesesek, miért nem feltételezzük, hogy a belső mag statikus mágnesezettséggel rendelkezik, ami biztosítja a geomágneses tér létezését? A földi mágnesesség multipolaritása a magon belüli mágneses domének eloszlásának aszimmetriájának tudható be. A poláris migrációt és a geomágneses tér megfordulását nehezebb megmagyarázni, de valószínűleg megpróbálhatjuk.

Ebből azonban nem lesz semmi. Minden ferromágnes csak egy bizonyos hőmérséklet – a Curie-pont – alatt marad ferromágneses (vagyis megtartja a spontán mágnesezettséget). A vasnál 768 °C (nikkelnél jóval alacsonyabb), a Föld belső magjának hőmérséklete pedig jelentősen meghaladja az 5000 fokot. Ezért meg kell válnunk a statikus geomágnesesség hipotézisétől. Lehetséges azonban, hogy ferromágneses maggal rendelkező, lehűtött bolygók vannak az űrben.

Nézzünk egy másik lehetőséget. Bolygónknak van egy körülbelül 2300 km vastag folyékony külső magja is. Vas és nikkel olvadékából áll, könnyebb elemek (kén, szén, oxigén és esetleg radioaktív kálium – senki sem tudja biztosan) keverékével. A külső mag alsó részének hőmérséklete majdnem egybeesik a belső mag hőmérsékletével, a felső zónában a köpeny határán 4400 °C-ra csökken. Ezért teljesen természetes a feltételezés, hogy a Föld forgása miatt ott körkörös áramlatok jönnek létre, amelyek a földi mágnesesség kialakulásának okai lehetnek.

Pontosan ezt a sémát tárgyalták a geofizikusok 80 évvel ezelőtt. Úgy gondolták, hogy a külső mag vezető folyadékának áramlásai mozgási energiájukból adódóan a Föld tengelyét lefedő elektromos áramokat hoznak létre. Ezek az áramok túlnyomórészt dipólus típusú mágneses teret hoznak létre, amelynek a Föld felszínén lévő erővonalai a meridiánok mentén megnyúlnak (az ilyen teret poloidálisnak nevezzük). Ez a mechanizmus a dinamó működésével való asszociációt ébreszt, innen ered a neve is.

A leírt séma gyönyörű és látványos, de sajnos téves. Ez azon a feltételezésen alapul, hogy az anyag mozgása a külső magban szimmetrikus a Föld tengelyéhez képest. 1933-ban azonban Thomas Cowling angol matematikus bebizonyította azt a tételt, amely szerint egyetlen tengelyszimmetrikus áramlás sem képes biztosítani a hosszú távú geomágneses tér létezését. Még ha megjelenik is, a kora rövid életű lesz, több tízezerszer kisebb, mint bolygónk kora. Komplexebb modellre van szükségünk.

Minden erő konvekcióban van

"Nem tudjuk pontosan, mikor keletkezett a Föld mágnesessége, de ez nem sokkal a köpeny és a külső mag kialakulása után történhetett" - mondja David Stevenson, a bolygómágnesesség egyik vezető szakértője, a California Institute of Technology professzora. . — A geodinamó bekapcsolásához külső magmező szükséges, és nem feltétlenül erős. Ezt a szerepet például a Nap mágneses tere vagy a termoelektromos hatás miatt a magban keletkező áramterek vehetik fel. Végső soron ez nem túl fontos, volt elég mágneses forrás. Egy ilyen mező és a vezető folyadék áramlásának körkörös mozgása esetén a bolygón belüli dinamó elindítása egyszerűen elkerülhetetlenné vált.”

Az aurórát a légkör és a Föld mágneses tere által megfogott töltött részecskék kölcsönhatása hozza létre, amely a sarki régiókban merőleges a felszínre.

Íme az általánosan elfogadott magyarázat egy ilyen indításhoz. Az egyszerűség kedvéért legyen a magmező majdnem párhuzamos a Föld forgástengelyével (sőt, elég, ha ebben az irányban van nem nulla komponense, ami szinte elkerülhetetlen). A külső mag anyagának forgási sebessége a mélység csökkenésével csökken, és nagy elektromos vezetőképessége miatt a mágneses erővonalak vele együtt mozognak - ahogy a fizikusok mondják, a mező „befagy” a közegbe. Emiatt a magmező erővonalai meghajlanak, nagyobb mélységben előremennek, sekélyebbeknél pedig lemaradnak. Végül annyira megnyúlnak és deformálódnak, hogy toroidális mezőt, kör alakú mágneses hurkokat hoznak létre, amelyek átívelik a Föld tengelyét, és ellentétes irányba mutatnak az északi és a déli féltekén. Ezt a mechanizmust w-effektusnak nevezik.

Stevenson professzor szerint nagyon fontos megérteni, hogy a külső mag toroidális mezeje a poloidális magmező miatt keletkezett, és ennek következtében a földfelszínen megfigyelhető új poloidális mező: „Mindkét típusú planetáris geodinamó A mezők összekapcsolódnak, és nem létezhetnek egymás nélkül.

Mágneses védelem

A Föld mágnesességét geomágneses obszervatóriumok kiterjedt hálózatával figyelik, amelyek létrehozása az 1830-as években kezdődött. Ugyanezen célokra hajó-, légi- és űrműszereket használnak (például a dán Ørsted műhold skalár- és vektormagnetométereit, amelyek 1999 óta működnek). A geomágneses térerősség körülbelül 20 000 nanoteszla Brazília partjainál és 65 000 nanoteszla a déli mágneses pólus közelében. 1800 óta a dipólus komponense csaknem 13%-kal csökkent (a 16. század közepe óta pedig 20%-kal), míg a kvadrupólusa enyhén nőtt. A paleomágneses vizsgálatok azt mutatják, hogy korszakunk kezdete előtt több ezer évvel a geomágneses tér intenzitása makacsul felfelé kúszott, majd hanyatlásnak indult. A bolygó jelenlegi dipólusmomentuma azonban lényegesen nagyobb, mint az elmúlt százötvenmillió év átlagos értéke (2010-ben paleomágneses méréseket tettek közzé, amelyek szerint három és fél milliárd évvel ezelőtt a Föld mágneses tere fele olyan erős volt, mint ma). Ez azt jelenti, hogy az emberi társadalmak egész története az első államok megjelenésétől napjainkig a Föld mágneses mezejének lokális maximumára esett. Érdekes elgondolkodni azon, hogy ez befolyásolta-e a civilizáció fejlődését. Ez a feltevés már nem tűnik fantasztikusnak, ha figyelembe vesszük, hogy a mágneses tér megvédi a bioszférát a kozmikus sugárzástól. És itt van még egy körülmény, amit érdemes megjegyezni. Bolygónk fiatalkorában, sőt serdülőkorában a magjában lévő összes anyag folyékony fázisban volt. A szilárd belső mag viszonylag nemrég, talán csak egymilliárd éve alakult ki. Amikor ez megtörtént, a konvekciós áramok rendezettebbé váltak, ami a geodinamó stabilabb működéséhez vezetett. Emiatt a geomágneses tér nagysága és stabilitása nőtt. Feltételezhető, hogy ez a körülmény jótékony hatással volt az élőlények evolúciójára. Különösen a geomágnesesség erősödése javította a bioszféra védelmét a kozmikus sugárzással szemben, és ezáltal megkönnyítette az élet kijutását az óceánból a szárazföldre.

Kiszámíthatatlan mágnesesség

15 évvel ezelőtt Gary Glatzmeier Paul Roberts-szel együtt publikált egy nagyon szép számítógépes modellt a geomágneses térről: „Elvileg a geomágnesesség magyarázatára már régóta létezik egy megfelelő matematikai berendezés – a mágneses hidrodinamikai egyenletek és az erőt leíró egyenletek. a gravitáció és a hő áramlik befelé a föld magja. Az ezen egyenleteken alapuló modellek eredeti formájukban igen összetettek, de egyszerűsíthetők és számítógépes számításokhoz adaptálhatók. Roberts és én pontosan ezt tettük. Egy szuperszámítógépen végzett futtatás lehetővé tette a külső magban zajló anyagáramlás sebességének, hőmérsékletének és nyomásának hosszú távú alakulásának önkonzisztens leírását, valamint a mágneses mezők ehhez kapcsolódó fejlődését. Arra is rájöttünk, hogy ha a szimulációt tíz- és százezer éves nagyságrendű időintervallumban játsszuk le, akkor elkerülhetetlenül bekövetkezik a geomágneses tér inverziója. Tehát ebből a szempontból a modellünk jó munkát végez a bolygó mágneses történetének közvetítésében. Van azonban egy nehézség, amelyet még nem sikerült megoldani. A külső mag anyagának paraméterei, amelyeket az ilyen modellek tartalmaznak, még mindig túl messze vannak a valós körülményektől. Például el kellett fogadnunk, hogy nagyon magas a viszkozitása, különben a legerősebb szuperszámítógépek erőforrásai sem lennének elegendőek. Valójában ez nem így van, minden okunk megvan azt hinni, hogy ez majdnem egybeesik a víz viszkozitásával. Jelenlegi modelljeink nem képesek figyelembe venni a turbulenciát, ami kétségtelenül előfordul. De a számítógépek évről évre erősödnek, és tíz év múlva sokkal valósághűbb szimulációk lesznek.”

"A geodinamó működése elkerülhetetlenül összefügg a vas-nikkel olvadék áramlásának kaotikus változásaival, amelyek a mágneses mezők ingadozását eredményezik" - teszi hozzá Stevenson professzor. — A földi mágnesesség inverziói egyszerűen a lehető legerősebb ingadozások. Mivel sztochasztikus természetűek, aligha lehet előre megjósolni őket – legalábbis mi nem tehetjük meg.”

Nézzük meg együtt, mi az a mágneses tér. Hiszen sokan egész életükben ezen a területen élnek, és nem is gondolnak rá. Ideje megjavítani!

Mágneses mező

Mágneses mező- egy speciális anyagtípus. Ez a mozgó elektromos töltésekre és testekre gyakorolt ​​hatásban nyilvánul meg, amelyek saját mágneses nyomatékkal rendelkeznek (állandó mágnesek).

Fontos: a mágneses tér nem befolyásolja az álló töltéseket! Mágneses mezőt mozgó elektromos töltések, vagy időben változó elektromos tér, vagy az atomokban lévő elektronok mágneses momentumai is létrehoznak. Vagyis minden vezeték, amelyen áram folyik, szintén mágnessé válik!

Egy test, amelynek saját mágneses tere van.

A mágnesnek északi és déli pólusai vannak. Az "északi" és a "déli" megjelölés csak a kényelem kedvéért van megadva (például a "plusz" és a "mínusz" az elektromosságban).

A mágneses mezőt a mágneses távvezetékek. Az erővonalak folytonosak és zártak, irányuk mindig egybeesik a térerők hatásirányával. Ha fémforgácsot szórnak szét egy állandó mágnes körül, a fémrészecskék tiszta képet mutatnak az északi pólusból kilépő és a déli pólusba belépő mágneses erővonalakról. Grafikus jellemzők mágneses tér - erővonalak.

A mágneses tér jellemzői

A mágneses tér fő jellemzői a következők mágneses indukció, mágneses fluxusÉs mágneses permeabilitás. De beszéljünk mindent sorban.

Azonnal jegyezzük meg, hogy a rendszerben minden mértékegység adott SI.

Mágneses indukció B – vektorfizikai mennyiség, amely a mágneses térre jellemző fő erő. Betűvel jelölve B . A mágneses indukció mértékegysége Tesla (T).

A mágneses indukció a töltésre kifejtett erő meghatározásával mutatja meg, hogy milyen erős a tér. Ezt az erőt ún Lorentz erő.

Itt q - töltés, v - sebessége mágneses térben, B - indukció, F - Lorentz-erő, amellyel a mező hat a töltésre.

F– egy fizikai mennyiség, amely megegyezik a mágneses indukció szorzatával az áramkör területe és az indukcióvektor közötti koszinusz és az áramkör azon síkjának normálja között, amelyen a fluxus áthalad. A mágneses fluxus a mágneses mező skaláris jellemzője.

Azt mondhatjuk, hogy a mágneses fluxus az egységnyi területen áthatoló mágneses indukciós vonalak számát jellemzi. A mágneses fluxust mértékegységben mérik Weberach (Wb).

Mágneses permeabilitás– a közeg mágneses tulajdonságait meghatározó együttható. Az egyik paraméter, amelytől a mező mágneses indukciója függ, a mágneses permeabilitás.

Bolygónk több milliárd éve hatalmas mágnes. A Föld mágneses mezejének indukciója a koordinátáktól függően változik. Az Egyenlítőnél körülbelül 3,1-szerese a Tesla mínusz ötödik hatványának. Ezenkívül vannak olyan mágneses anomáliák, amelyeknél a mező értéke és iránya jelentősen eltér a szomszédos területektől. A bolygó legnagyobb mágneses anomáliái közül néhány KurszkÉs Brazil mágneses anomáliák.

A Föld mágneses mezejének eredete továbbra is rejtély marad a tudósok számára. Feltételezzük, hogy a mező forrása a Föld folyékony fémmagja. A mag mozog, ami azt jelenti, hogy az olvadt vas-nikkel ötvözet mozog, és a töltött részecskék mozgása az elektromos áram, amely a mágneses teret generálja. A probléma az, hogy ez az elmélet ( geodinamó) nem magyarázza meg, hogyan tartják stabilan a mezőt.

A Föld egy hatalmas mágneses dipólus. A mágneses pólusok nem esnek egybe a földrajzi pólusokkal, bár közel vannak. Ráadásul a Föld mágneses pólusai mozognak. Elmozdulásukat 1885 óta jegyezték fel. Például az elmúlt száz év során a déli féltekén a mágneses pólus közel 900 kilométerrel eltolódott, és jelenleg a Déli-óceánban található. A sarkvidéki félteke pólusa a Jeges-tengeren át a kelet-szibériai mágneses anomáliáig halad, mozgási sebessége (2004-es adatok szerint) körülbelül 60 kilométer volt évente. Most felgyorsul a pólusok mozgása - átlagosan évente 3 kilométerrel növekszik a sebesség.

Mi a jelentősége számunkra a Föld mágneses mezőjének? Először is, a Föld mágneses tere megvédi a bolygót a kozmikus sugaraktól és a napszéltől. A mélyűrből származó töltött részecskék nem közvetlenül a földre esnek, hanem egy óriási mágnes eltéríti őket, és annak erővonalai mentén mozognak. Így minden élőlény védett a káros sugárzástól.

A Föld történelme során számos esemény történt. inverziók mágneses pólusok (változásai). Pólus inverzió- ilyenkor helyet cserélnek. Ez a jelenség utoljára körülbelül 800 ezer évvel ezelőtt fordult elő, és összesen több mint 400 geomágneses inverzió történt a Föld történetében Egyes tudósok úgy vélik, hogy a mágneses pólusok mozgásának megfigyelt felgyorsulását figyelembe véve a következő pólus inverzióra kell számítani a következő néhány ezer évben.

Szerencsére századunkban még nem várható pólusváltás. Ez azt jelenti, hogy a mágneses tér alapvető tulajdonságait és jellemzőit figyelembe véve kellemes dolgokon gondolkodhat és élvezheti az életet a Föld jó öreg állandó mezőjében. És hogy ezt megtehesse, ott vannak szerzőink, akikre bátran rábízhatja az oktatási gondok egy részét! és más típusú munkákat a link segítségével rendelhet meg.