Magnetski štitovi planeta. O raznolikosti izvora magnetosfera u Sunčevom sistemu
- popularna nauka,
- kosmonautika,
- Astronomija
6 od 8 planeta u Sunčevom sistemu ima sopstvene izvore magnetnih polja koja mogu da odbiju tokove naelektrisanih čestica od sunčevog vetra. Volumen prostora oko planete unutar kojeg solarni vjetar odstupa od svoje putanje naziva se magnetosfera planete. Uprkos zajedničkom fizičkom principu stvaranja magnetnog polja, izvori magnetizma se, zauzvrat, jako razlikuju među različite grupe planete našeg zvezdanog sistema.
Proučavanje raznolikosti magnetnih polja zanimljivo je jer je prisustvo magnetosfere vjerojatno važan uvjet za nastanak života na planeti ili njenom prirodnom satelitu.
Gvožđe i kamen
Za zemaljske planete, jaka magnetna polja su prije izuzetak nego pravilo. Naša planeta ima najmoćniju magnetosferu u ovoj grupi. Čvrsto jezgro Zemlje navodno se sastoji od legure gvožđa i nikla zagrejane radioaktivnim raspadom teških elemenata. Ova energija se konvekcijom u tekućem vanjskom jezgru prenosi u silikatni omotač (). Toplotni konvektivni procesi u metalnom vanjskom jezgru donedavno su se smatrali glavnim izvorom geomagnetnog dinama. Međutim, istraživanja posljednjih godina opovrgnula su ovu hipotezu.
Interakcija magnetosfere planete (u ovom slučaju Zemlje) sa solarnim vjetrom. Tokovi solarnog vjetra deformiraju magnetosfere planeta, koje imaju izgled jako izduženog magnetskog “repa” usmjerenog u smjeru suprotnom od Sunca. Jupiterov magnetni rep proteže se na više od 600 miliona km.
Pretpostavlja se da bi izvor magnetizma tokom postojanja naše planete mogao biti složena kombinacija različitih mehanizama za generisanje magnetnog polja: primarna inicijalizacija polja iz drevnog sudara sa planetoidom; netermalna konvekcija različitih faza željeza i nikla u vanjskom jezgru; oslobađanje magnezijevog oksida iz rashladnog vanjskog jezgra; plimni uticaj Mjeseca i Sunca, itd.
Utroba "sestre" Zemlje - Venere praktički ne stvara magnetsko polje. Naučnici još uvijek raspravljaju o razlozima izostanka dinamo efekta. Neki za to krive sporu dnevnu rotaciju planete, dok drugi tvrde da je to trebalo biti dovoljno za stvaranje magnetnog polja. Najvjerovatnije je stvar u unutrašnjoj strukturi planete, različitoj od zemljine ().
Vrijedi spomenuti da Venera ima takozvanu indukovanu magnetosferu, nastalu interakcijom Sunčevog vjetra i jonosfere planete.
Mars je najbliži (ako ne i identičan) Zemlji u smislu sideralne dužine dana. Planeta se okrene oko svoje ose za 24 sata, baš kao i dvije gore opisane "kolege", gigant se sastoji od silikata i četvrtine jezgra željezo-nikl. Međutim, Mars je za red magnitude lakši od Zemlje i, prema naučnicima, njegovo jezgro se relativno brzo ohladilo, tako da planeta nema dinamo generator.
Unutrašnja struktura željeznih silikatnih planeta zemaljske grupe
Paradoksalno, druga planeta u zemljana grupa, koji se može "pohvaliti" sopstvenom magnetosferom je Merkur - najmanja i najlakša od sve četiri planete. Njegova blizina Suncu predodredila je specifične uslove pod kojima se planeta formirala. Dakle, za razliku od ostalih planeta grupe, Merkur ima izuzetno visok relativni udeo gvožđa u masi cele planete – u proseku 70%. Njegova orbita ima najjači ekscentricitet (odnos tačke orbite najbliže Suncu i najudaljenije) među svim planetama Sunčevog sistema. Ova činjenica, kao i blizina Merkura Suncu, pojačava uticaj plime i oseke na gvozdeno jezgro planete.
Dijagram Merkurove magnetosfere sa superponiranim grafom magnetske indukcije
Naučni podaci dobijeni svemirskim brodovima sugeriraju da je magnetsko polje generirano kretanjem metala u jezgri Merkura, rastopljenog plimnim silama Sunca. Magnetski moment ovog polja je 100 puta slabiji od Zemljinog, a njegove dimenzije su uporedive sa veličinom Zemlje, ne samo zato što jak uticaj solarni vetar.
Magnetna polja Zemlje i džinovskih planeta. Crvena linija je os dnevne rotacije planeta (2 - nagib polova magnetskog polja prema ovoj osi). Plava linija je ekvator planeta (1 - nagib ekvatora prema ravni ekliptike). Prikazana su magnetna polja žuta(3 - indukcija magnetnog polja, 4 - poluprečnik magnetosfera u radijusima odgovarajućih planeta)
Metalni giganti
Džinovske planete Jupiter i Saturn imaju velika kamena jezgra sa masom od 3-10 Zemljinih, okružena snažnim gasnim školjkama, koje čine ogromnu većinu mase planeta. Međutim, ove planete imaju izuzetno velike i moćne magnetosfere, a njihovo postojanje se ne može objasniti samo dinamo efektom u stjenovitim jezgrama. I sumnjivo je da su, uz takav kolosalni pritisak, tamo uopće moguće pojave slične onima koje se dešavaju u Zemljinom jezgru.Ključ rješenja leži u vodonično-helijumskoj ljusci samih planeta. Matematički modeli pokazuju da u dubinama ovih planeta vodonik iz gasovitog stanja postepeno prelazi u stanje superfluidne i supravodljive tečnosti - metalni vodonik. Naziva se metalnim jer pri takvim vrijednostima tlaka vodik pokazuje svojstva metala.
Unutrašnja struktura Jupitera i Saturna
Jupiter i Saturn, što je tipično za džinovske planete, zadržali su u svojim dubinama veliku količinu toplotne energije akumulirane tokom formiranja planeta. Konvekcija metalnog vodonika prenosi ovu energiju u plinovitu ljusku planeta, određujući klimu u atmosferama divova (Jupiter emituje dvostruko više energije u svemir nego što prima od Sunca). Konvekcija u metalnom vodoniku, u kombinaciji sa brzom dnevnom rotacijom Jupitera i Saturna, vjerovatno formiraju moćne magnetosfere planeta.
Na magnetnim polovima Jupitera, kao i na sličnim polovima drugih divova i Zemlje, solarni vetar izaziva „polarne“ aurore. U slučaju Jupitera, na njegovo magnetsko polje značajno utiču tako veliki sateliti kao što su Ganimed i Io (vidljiv je trag tokova naelektrisanih čestica koje „teče“ od odgovarajućih satelita do magnetnih polova planete). Proučavanje Jupiterovog magnetnog polja glavni je zadatak automatske stanice Juno koja radi u njegovoj orbiti. Razumijevanje porijekla i strukture magnetosfera džinovskih planeta može obogatiti naše znanje o Zemljinom magnetnom polju
Generatori leda
Ledeni divovi Uran i Neptun toliko su slični po veličini i masi da se mogu nazvati drugim parom blizanaca u našem sistemu, nakon Zemlje i Venere. Njihova moćna magnetna polja zauzimaju srednju poziciju između magnetna polja gasni divovi i Zemlja. Međutim, i ovdje je priroda "odlučila" da bude originalna. Pritisak u kameno-gvozdenim jezgrama ovih planeta je još uvek previsok za dinamo efekat poput Zemljinog, ali nedovoljan da formira sloj metalnog vodonika. Jezgro planete je okruženo debelim slojem leda napravljenim od mješavine amonijaka, metana i vode. Ovaj "led" je zapravo izuzetno zagrijana tečnost koja ne ključa samo zbog ogromnog pritiska atmosfere planeta.
Unutrašnja struktura Urana i Neptuna
Najsjajnija planeta
Venera ima magnetno polje za koje se zna da je neverovatno slabo. Naučnici još uvijek nisu sigurni zašto je to tako. Planeta je poznata u astronomiji kao Zemljin blizanac.
Ima istu veličinu i približno istu udaljenost od Sunca. To je ujedno i jedina druga planeta u unutrašnjem Sunčevom sistemu koja ima značajnu atmosferu. Međutim, odsustvo jake magnetosfere ukazuje na značajne razlike između Zemlje i Venere.
Opća struktura planete
Venera je, kao i sve druge unutrašnje planete Sunčevog sistema, stenovita.
Naučnici ne znaju mnogo o formiranju ovih planeta, ali su na osnovu podataka dobijenih iz svemirskih sondi napravili neka nagađanja. Znamo da je došlo do sudara planetazimala bogatih gvožđem i silikatima unutar Sunčevog sistema. Ovi sudari su stvorili mlade planete, sa tečnim jezgrama i krhkim mladim korama napravljenim od silikata. Međutim, velika misterija leži u razvoju željeznog jezgra.
Znamo da je jedan od razloga za formiranje jakog magnetnog polja Zemlje taj što gvozdeno jezgro radi kao dinamo mašina.
Zašto Venera nema magnetno polje?
Ovo magnetsko polje štiti našu planetu od jakog sunčevog zračenja. Međutim, to se ne dešava na Veneri i postoji nekoliko hipoteza koje to objašnjavaju. Prvo, njegova jezgra je potpuno očvrsnula. Zemljino jezgro je još uvijek djelomično otopljeno i to joj omogućava da proizvodi magnetsko polje. Druga teorija je da je to zbog činjenice da planeta nema tektoniku ploča kao Zemlja.
Kada svemirski brod Proučavano je, otkrili su da magnetno polje Venere postoji i da je nekoliko puta slabije od Zemljinog, međutim, odbija sunčevo zračenje.
Naučnici sada vjeruju da je polje zapravo rezultat interakcije Venerine jonosfere sa solarnim vjetrom. To znači da planeta ima indukovano magnetno polje. Međutim, to je pitanje za potvrdu budućih misija.
| · · · · | |
Apstraktni istraživački rad
Magnetno polje planeta Sunčevog sistema
Završeno:
Balyuk Ilya
Supervizor:
Levykina R.H.
Nastavnik fizike
Magnitogorsk 2017 G
Anotacija.
Jedan od specifične karakteristike naša planeta je njeno magnetno polje. Sva živa bića na Zemlji su evoluirala milionima godina upravo u uslovima magnetnog polja i ne mogu postojati bez njega.
ovo djelo omogućio mi je da proširim svoje znanje o prirodi magnetnog polja, njegovim svojstvima, o planetama Sunčevog sistema koje imaju magnetna polja, o hipotezama i astrofizičkim teorijama o nastanku magnetnih polja planeta Sunčevog sistema.
Sadržaj
Uvod………………………………………………………………………………………………..4
Odjeljak 1. Priroda i karakteristike magnetnog polja…………………………..6
1.1, Definicija magnetnog polja i njegovih karakteristika. …………………...
1.2.Grafički prikaz magnetnog polja……………………………
1.3.Fizičke osobine magnetnih polja……………………………………………….
Odjeljak 2. Zemljino magnetsko polje i srodni prirodni fenomeni... 9
Odjeljak 3. Hipoteze i astrofizičke teorije o nastanku magnetnog polja planeta………………………………………………………………………………………………………………… …… 13
Odjeljak 4. Pregled planeta Sunčevog sistema sa magnetnim
polje……………………………………………………………………………………………………...16
Odjeljak 5. Uloga magnetnog polja u postojanju i razvoju
život na Zemlji…………………………………………………………………………………………….. 20
Zaključak…………………………………………………………………………………. 22
Korištene knjige…………………………………………………………………. 24
Aplikacija………………………………………………………………………. 25
Uvod
Zemljino magnetsko polje je jedan od neophodnih uslova za postojanje života na našoj planeti. Ali geofizičari (paleomagnetolozi) su to u cijelosti utvrdili geološka istorija Magnetno polje naše planete je više puta smanjivalo svoj intenzitet, pa čak i promijenilo predznak (odnosno, sjeverni i južni pol su zamijenili mjesta). Do sada je identificirano nekoliko desetina takvih epoha promjene predznaka magnetskog polja, odnosno inverzija, koje se odražavaju na magnetska svojstva magnetnih stijena. Sadašnja era magnetnog polja se konvencionalno naziva erom direktnog polariteta. To traje oko 700 hiljada godina. Međutim, jačina polja polako ali postojano opada. Ako se ovaj proces nastavi razvijati, tada će za otprilike 2 hiljade godina jačina Zemljinog magnetnog polja pasti na nulu, a zatim, nakon određeno vrijeme„bez magnetske epohe“ će početi da raste, ali će imati suprotan predznak. „Bez magnetne ere“ živi organizmi mogu shvatiti kao katastrofu. Zemljino magnetsko polje je štit koji štiti život na Zemlji od protoka sunčevih zraka kosmičke čestice(elektroni, protoni, jezgra nekih elemenata). Krećući se ogromnim brzinama, takve čestice su snažan ionizirajući faktor, koji, kao što je poznato, utječe na živo tkivo, a posebno na genetski aparat organizama. Utvrđeno je da Zemljino magnetsko polje skreće putanje kosmičkih jonizujućih čestica i „okreće“ ih oko planete.
Naučnici su identifikovali glavne astronomske karakteristike planeta. Tu spadaju: Merkur, Venera, Zemlja, Mesec, Mars, Jupiter, Saturn, Uran, Neptun, Pluton.
Po našem mišljenju, jedna od vodećih karakteristika planeta je magnetno polje
Relevantnost Naše istraživanje je da razjasnimo karakteristike magnetnog polja niza planeta u Sunčevom sistemu.
TheNovoYorkTimes.
ozonske rupe će se proširiti, a sjeverno svjetlo će se početi pojavljivati iznad ekvatora.
Problem Istraživanje ima za cilj razriješiti kontradikciju između potrebe uzimanja u obzir magnetnog polja kao jedne od karakteristika planeta i nedostatka uzimanja u obzir podataka koji ukazuju na vezu između magnetnog polja Zemlje i drugih planeta Sunca. sistem.
Target sistematizuju podatke o magnetnom polju planeta Sunčevog sistema.
Zadaci.
1. Istražite trenutna drzava problemi magnetnog polja u naučnoj literaturi.
2. Razjasniti vodeće fizičke karakteristike magnetnog polja planeta.
3. Analizirati hipoteze o poreklu magnetnog polja planeta Sunčevog sistema, utvrditi koje od njih prihvata naučna zajednica.
4 . Općeprihvaćenu tabelu “Osnovne astronomske karakteristike planeta” dopunite podacima o magnetnim poljima planeta.
Objekt: osnovne astronomske karakteristike planeta.
Stavka : identifikujući karakteristike magnetskog polja kao jedne od glavnih astronomskih karakteristika planeta.
Metode istraživanja: analiza, sinteza, generalizacija, sistematizacija značenja.
Odjeljak 1. Magnetno polje
1.1. Eksperimentalno je utvrđeno da provodnici kroz koje teku struje u istompravci se privlače, au suprotnim smjerovima odbijaju. Za opisivanje interakcije žica kroz koje teku struje korišten jemagnetno polje- poseban oblik materije generisan električnim strujama ili naizmeničnom električnom strujom i koji se manifestuje svojim dejstvom na postojeće električne strujeu ovoj oblasti. Magnetno polje je 1820. godine otkrio danski fizičar H.C. Oersted. Magnetno poljeopisuje magnetne interakcije koje nastaju: a) između dvije struje; b) između strujnih i pokretnih naboja; c) između dva pokretna naboja.
Magnetno polje je po prirodi usmjereno i mora se okarakterizirati vektorskom veličinom.Glavna karakteristika sile magnetskog polja naziva sem magnetnaindukcijom.Ova vrijednost se obično označava slovom B.
Rice. 1
Kada su krajevi žice spojeni na DC izvor, strelica se "okreće" od žice. Nekoliko magnetnih igala postavljenih oko žice okrenulo se na određeni način.
U prostoru okoložice koje vode struju postoji polje sile. U prostoru oko provodnika koji vodi strujupostojimagnetno polje. (Sl.1)
Za karakterizaciju magnetnog polja struje, osim indukcije, uvedena je i pomoćna veličinaN , nazvana jačina magnetnog polja. Jačina magnetnog polja, za razliku od magnetne indukcije, ne zavisi od magnetnih svojstava medija.
Rice. 2
Magnetne igle postavljene na istoj udaljenosti od pravog vodiča sa strujom raspoređene su u obliku kruga.
1.2 Indukcijske linije magnetnog polja.
Magnetna polja, kao i električna, mogu se grafički prikazati pomoću linija magnetske indukcije.Indukcijski vodovi (ili linije vektora B) su prave čije su tangente usmjerene na isti način kao i vektor B u datoj tački polja. Očigledno,da se kroz svaku tačku magnetskog polja može povući linija indukcije. Pošto indukcija polja u bilo kojoj tački ima određeni smjer, onda i smjer linijeindukcija u svakoj tački datog polja može biti samo jedinstvena, što znači da pravaindukcija magnetnog poljanacrtana takvom gustinom da je broj linija koje sijeku jedinicu površineokomito na njih, bilo je jednako (ili proporcionalno) indukciji magnetskog polja na datoj lokaciji. Stoga, prikazivanjem indukcijskih linija, možemo jasno zamisliti kakoindukcija se mijenja u prostoru u modulu i smjeru.
1.3. Vrtložna priroda magnetnog polja.
Linije magnetne indukcijekontinuirano: nemaju ni početak ni kraj. Imamjesto za bilo koje magnetsko polje uzrokovano bilo kojim strujnim krugovima. Vektorska polja sa neprekidnim linijama se nazivajuvrtložna polja. Vidimo da je magnetsko polje vrtložno polje.
Rice. 3
Male gvozdene opiljke su raspoređene u obliku krugova, "okružujući" provodnik. Ako promijenite polaritet povezivanja izvora struje, piljevina će se okrenuti za 180 stupnjeva.
Rice. 4
Magnetno polje kružne struje sastoji se od zatvorenih kontinuiranih linija sljedećeg oblika: (sl. 5, 7)
Rice. 5
Za magnetsko polje, kao i za električno polje,ferprincip superpozicije: polje B koje stvara nekoliko pokretnih naboja (struja) jednako je vektorskom zbiru polja W,generira svaki naboj (struja) posebno: tj. da biste pronašli silu koja djeluje na tačku u prostoru, trebate sabrati sile,djelujući na njega, kao što je prikazano na slici 4.
M magnetno polje kružne struje predstavlja neku vrstu osmice sa podjelomprstenovi u središtu prstena kroz koje teče struja. Njegov dijagram je prikazan na donjoj slici: (Sl. 6)
Rice. 6 Fig. 7
Dakle: magnetsko polje je poseban obrazac materije, kroz koju dolazi do interakcije između pokretnih električno nabijenih čestica.
O main svojstva magnetnog polja:
1.
2.
M Magnetno polje karakteriše:
A) b)
Grafički, magnetsko polje je predstavljeno pomoću linija magnetne indukcije
Odjeljak 2. Zemljino magnetsko polje i srodni prirodni fenomeni
Zemlja kao cjelina je ogroman sferni magnet. Čovečanstvo je počelo da koristi Zemljino magnetno polje davno. Već na početkuXII- XIIIvekovima Kompas postaje sve raširen u navigaciji. Međutim, tada se vjerovalo da je igla kompasa orijentirana prema zvijezdi Sjevernjaci i njenom magnetizmu. Engleski naučnik William Gilbert, dvorski ljekar kraljice Elizabete, prvi je 1600. godine pokazao da je Zemlja magnet čija se osa ne poklapa sa osom rotacije Zemlje. Shodno tome, oko Zemlje, kao i oko svakog magneta, postoji magnetno polje. Godine 1635. Gelibrand je otkrio da se Zemljino magnetsko polje polako mijenja, a Edmond Halley je izvršio prvo magnetsko istraživanje okeana na svijetu i stvorio prve mape svijeta (1702). Godine 1835. Gauss je izvršio sfernu harmonijsku analizu Zemljinog magnetnog polja. Stvorio je prvu magnetnu opservatoriju na svijetu u Getingenu.
2.1 Opće karakteristike Zemljinog magnetnog polja
U bilo kojoj tački u prostoru koji okružuje Zemlju i na njenoj površini, detektira se djelovanje magnetskih sila. Drugim riječima, u prostoru koji okružuje Zemlju stvara se magnetno polje.Zemljin magnetski i geografski pol se ne poklapaju jedan s drugim. Sjeverno magnetni pol N leži na južnoj hemisferi, blizu obale Antarktika, i južnog magnetskog polaSnalazi se na sjevernoj hemisferi, u blizini sjeverne obale ostrva Viktorija (Kanada). Oba pola se neprekidno kreću (driftuju) po površini zemlje brzinom od oko 5 0 godišnje zbog varijabilnosti procesa koji stvaraju magnetno polje. Osim toga, os magnetnog polja ne prolazi kroz centar Zemlje, već zaostaje za njim za 430 km. Zemljino magnetsko polje nije simetrično. Zbog činjenice da os magnetnog polja prolazi pod uglom od samo 11,5 0 do ose rotacije planete, možemo koristiti kompas.
Slika 8
U idealnoj i hipotetičkoj pretpostavci u kojoj bi Zemlja bila sama vanjski prostor, linije polja magnetnog polja planete bile su locirane na isti način kao i linije polja konvencionalnog magneta iz školskog udžbenika fizike, tj. u obliku simetričnih lukova koji se protežu od južnog pola prema sjeveru (slika 8) Gustoća linije (jačina magnetskog polja) bi opadala sa udaljenosti od planete. U stvari, Zemljino magnetsko polje je u interakciji sa magnetnim poljima Sunca, planeta i tokova naelektrisanih čestica koje Sunce u izobilju emituje. (Slika 9)
Slika 9
Ako se uticaj samog Sunca, a posebno planeta, može zanemariti zbog njihove udaljenosti, onda se to ne može učiniti tokovima čestica, inače solarnim vjetrom. Sunčev vetar je mlaz čestica koje jure brzinom od oko 500 km/s koje emituje sunčana atmosfera. U trenucima sunčevih baklji, kao iu periodima formiranja grupe velikih sunčevih pjega na Suncu, broj slobodnih elektrona koji bombardiraju Zemljinu atmosferu naglo raste. To dovodi do poremećaja u strujama koje teku u Zemljinoj jonosferi i zbog toga dolazi do promjene Zemljinog magnetnog polja. Javljaju se magnetne oluje. Takvi tokovi stvaraju jako magnetno polje, koje je u interakciji sa Zemljinim poljem, u velikoj mjeri ga deformirajući. Zahvaljujući svom magnetnom polju. Zemlja zadržava uhvaćene čestice sunčevog vjetra u takozvanim radijacijskim pojasevima, sprječavajući ih da prođu u Zemljinu atmosferu, a još manje na površinu. Čestice solarnog vjetra bile bi veoma štetne za sva živa bića. Prilikom interakcije navedenih polja formira se granica na kojoj se s jedne strane nalazi poremećeno (podložno promjenama uslijed vanjskih utjecaja) magnetsko polje čestica sunčevog vjetra, a sa druge strane - poremećeno polje Zemlje. Ovu granicu treba smatrati granicom prostora blizu Zemlje, granicom magnetosfere i atmosfere. Iza ove granice prevladava utjecaj vanjskih magnetnih polja. U pravcu Sunca, Zemljina magnetosfera je spljoštena pod uticajem sunčevog vetra i prostire se na samo 10 radijusa planete. U suprotnom smjeru postoji elongacija do 1000 Zemljinih radijusa.
WITH napušta geomagnetno polje Zemlje.
Zemljino sopstveno magnetno polje(geomagnetno polje) može se podijeliti na sljedeća tri glavna dijela.
O Glavno magnetsko polje Zemlje, koje doživljava spore promjene tokom vremena (sekularne varijacije) s periodima od 10 do 10.000 godina, koncentrisano u intervalima10-20, 60-100, 600-1200 i 8000 godina. Potonje je povezano s promjenom dipolnog magnetskog momenta za 1,5-2 puta.
M globalne anomalije - odstupanja od ekvivalentnog dipola do 20% intenzitetapojedinačna područja sa karakterističnim dimenzijama do 10.000 km. Ova anomalna poljadoživljavaju sekularne varijacije, koje dovode do promjena tokom vremena tokom mnogo godina i stoljeća. Primjeri anomalija: Brazilska, Kanadska, Sibirska, Kurska. Tokom sekularnih varijacija, svjetske anomalije se pomiču, raspadaju iustati ponovo. Na niskim geografskim širinama dolazi do zapadne dužine brzinom0,2° godišnje.
M magnetna polja lokalnih područja vanjskih ljuski s produžetkom odnekoliko do stotinak km. Oni su uzrokovani magnetizacijom stijena u gornjem sloju Zemlje, koje čine zemljine kore i nalazi se blizu površine. Jedan odnajmoćnija - Kurska magnetna anomalija.
P Zemljino promjenjivo magnetsko polje (koje se naziva i eksterno) je određenoizvora u obliku strujnih sistema koji se nalaze izvan zemljine površine iu svojoj 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.
Stoga: Zemlja kao cjelina je ogroman sferni magnet.
U bilo kojoj tački u prostoru koji okružuje Zemlju i na njenoj površini, detektira se djelovanje magnetskih sila. Sjeverni magnetni polNS. nalazi se na sjevernoj hemisferi, u blizini sjeverne obale ostrva Viktorija (Kanada). Oba pola se neprekidno kreću (deluju) na površini zemlje.
Osim toga, os magnetnog polja ne prolazi kroz centar Zemlje, već zaostaje za njim za 430 km. Zemljino magnetsko polje nije simetrično. Zbog činjenice da osa magnetnog polja prolazi pod uglom od samo 11,5 stepeni u odnosu na os rotacije planete, možemo koristiti kompas.
Odjeljak 3. Hipoteze i astrofizičke teorije o nastanku Zemljinog magnetnog polja
Hipoteza 1.
M hidromagnetni dinamo mehanizam
Uočena svojstva Zemljinog magnetnog polja su u skladu sa idejom da ono nastaje zahvaljujući mehanizmuhidromagnetni dinamo. U ovom procesu se intenzivira izvorno magnetno poljerezultat kretanja (obično konvektivnih ili turbulentnih) električno vodljive materije u tečnom jezgru planete. Na temperaturi supstance odnekoliko hiljada kelvina, njegova provodljivost je dovoljno visoka da omogući konvektivna kretanja,koji se javljaju čak i u slabo magnetiziranom okruženju, mogli bi potaknuti promjenjive električne struje sposobne, u skladu sa zakonima elektromagnetne indukcije, da stvore nova magnetna polja. Slabljenje ovih polja ili stvara toplotnu energiju(prema Jouleovom zakonu), ili dovodi do pojave novih magnetnih polja. INOvisno o prirodi pokreta, ova polja mogu ili oslabiti ili ojačati izvorna polja. Za poboljšanje polja dovoljna je određena asimetrija pokreta.dakle, neophodan uslov hidromagnetski dinamo je samo prisustvokretanja u provodnom mediju, a dovoljno je prisustvo određene asimetrije (spiralnosti) unutrašnjih tokova medija. Kada su ovi uslovi ispunjeni, proces pojačanja se nastavlja sve dok se gubici povećavaju sa povećanjem jačine strujeJoule toplota neće uravnotežiti priliv energije koji dolaziračun hidrodinamičkih kretanja.
Dinamo efekat - samopobuda i održavanje u stacionarnom stanjumagnetna polja zbog kretanja provodne tekućine ili plinovite plazme. Njegovomehanizam je sličan stvaranju električne struje i magnetnog polja u dinamusa samouzbudom. Dinamo efekat je povezan s vlastitim porijeklommagnetna polja Sunca Zemlje i planeta, kao i njihova lokalna polja, na primjer, poljamjesta i aktivna područja.
Hipoteza 2.
IN rotirajuća hidrosfera kao mogući izvor Zemljinog magnetnog polja.
Zagovornici ove hipoteze sugerišu da je problem nastanka Zemljinog magnetnog polja, sa svim njegovimgore navedene karakteristike, mogao naći svoje rješenje na osnovu jednogmodel koji pojašnjava kako je izvor zemaljskog magnetizma povezan sahidrosfera. O toj povezanosti, smatraju, svjedoče mnoge činjenice. Prije svega, "košenje" magnetske ose spomenute je to što je nagnuta ipomereno u stranu pacifik; Štoviše, nalazi se gotovo simetrično u odnosu na vode Svjetskog okeana.Sve to sugerirasama morska voda, dok je u pokretu, stvara magnetsko polje.Treba reći da je ovaj koncept u skladu sa podacima iz paleomagnetskih studija, koji se tumače kao dokaz ponovljenog mijenjanja magnetnih polova.
Smanjenje magnetnog polja uzrokovano je aktivnostima civilizacije, što dovodi do globalnog acidifikacije okruženje uglavnom kroz akumulaciju u njemu ugljen-dioksid. Takve aktivnosti civilizacije, uzimajući u obzir gore navedeno, mogu se pokazati samoubilačkim za nju.
Hipoteza 3
Z Zemlja kao samouzbudni DC motor
Ned
Rice. 10Šema interakcije između Sunca i Zemlje:
(-) - protok nabijenih čestica;
1s - solarna struja;
1z - kružna struja Zemlje;
Mv - moment rotacije Zemlje;
co je ugaona brzina Zemlje;
Fz - magnetni fluks koji stvara Zemljino polje;
Fs je magnetni fluks koji stvara struja solarnog vjetra.
U odnosu na Zemlju, solarni vjetar je 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, tj. od Zemlje do Sunca.
Razmotrimo interakciju sunčeve struje sa pobuđenim magnetnim poljem Zemlje. Kao rezultat interakcije, moment M djeluje na Zemlju 3 , usmjeren prema rotaciji Zemlje. Dakle, Zemlja se, u odnosu na solarni vjetar, ponaša slično kao samopobudni DC motor. Izvor energije (generator) u ovom slučaju je Sunce.
Trenutni sloj Zemlje u velikoj mjeri određuje nastanak električnih procesa u atmosferi (grmljavine, aurore, svjetla Sv. Elma). Primijećeno je da se tokom vulkanskih erupcija značajno aktiviraju električni procesi u atmosferi.
Iz navedenog proizilazi: izvor Zemljinog magnetskog polja nauka još nije utvrdila, koja se bavi samo obiljem hipoteza postavljenih u tom pogledu.
Hipoteza, prije svega, mora objasniti porijeklo komponente Zemljinog magnetnog polja, zbog koje se planeta ponaša kao stalni magnet sa sjevernim magnetnim polom blizu južnog geografskog pola i obrnuto.
Danas je gotovo općenito prihvaćena hipoteza o vrtložnim električnim strujama koje teku u vanjskom dijelu Zemljinog jezgra, koji pokazuje neka svojstva tekućine. Izračunato je da se zona u kojoj radi mehanizam „dinamo“ nalazi na udaljenosti od 2,25-0,3 zemaljskih radijusa.
Odjeljak 4. Pregled planeta u Sunčevom sistemu koje imaju magnetno polje
Trenutno je gotovo općenito prihvaćena hipoteza o vrtložnim električnim strujama koje teku u vanjskom dijelu planetarnog jezgra, koji pokazuje neka svojstva tekućine.
Zemlja i osam drugih planeta kruže oko Sunca. (Sl. 11) To je jedna od 100 milijardi zvijezda koje čine našu Galaksiju.
Slika 11 Planete Sunčevog sistema
Slika 12 Merkur
Velika gustoća Merkur navodi na zaključak da planeta ima jezgro od željeza i nikla. Ne znamo da li je jezgro Merkura gusto ili je, kao Zemljino, mešavina guste i tečne materije. Živa ima veoma jako magnetno polje, što sugeriše da zadržava tanak sloj rastopljenog materijala, verovatno jedinjenja gvožđa i sumpora, koji okružuje gusto jezgro.
Struje unutar ovog površinskog sloja tečnosti objašnjavaju porijeklo magnetnog polja. Međutim, bez uticaja brze rotacije planete, kretanje tečnog dela jezgra bilo bi suviše beznačajno da bi se objasnila ovakva jačina magnetnog polja. Magnetno polje ukazuje na to da smo suočeni sa „rezidualnim“ magnetizmom jezgra, „zamrznutim“ u jezgru dok se stvrdnjavalo.
Venera
Gustina Venere je samo nešto manja od gustine Zemlje. Iz ovoga proizilazi da njegovo jezgro zauzima otprilike 12% ukupne zapremine planete, a granica između jezgra i plašta je otprilike na pola puta od centra do površine. Venera nema magnetno polje, pa čak i ako je dio njenog jezgra tečan, ne bismo očekivali da će se magnetsko polje razviti unutar nje jer rotira presporo da bi stvorilo potrebne struje
Fig.13 Zemlja
Snažno magnetno polje Zemlje nastaje unutar tečnog vanjskog jezgra čija gustina sugerira da se sastoji od rastopljene mješavine željeza i manje gustog elementa kao što je sumpor. Čvrsto unutrašnje jezgro sastoji se pretežno od gvožđa sa nekoliko procenata nikla.
mars
Mariner 4 pokazao da na Marsu nema jakog magnetnog polja, pa stoga jezgro planete ne može biti tečno. Međutim, kadamars Global Geometar Približio se planeti na 120 km, pokazalo se da neke oblasti Marsa imaju jak rezidualni magnetizam, moguće sačuvan iz ranijih vremena kada je jezgro planete bilo tečno i moglo generirati snažno magnetsko polje.Mariner 4 pokazao da na Marsu nema jakog magnetnog polja, pa stoga jezgro planete ne može biti tečno.
Fig. 14 Jupiter
Jupiterovo jezgro bi trebalo da bude malo, ali najverovatnije je njegova masa 10-20 puta veća od mase Zemlje. Ne znamo stanje stenovitih materijala u Jupiterovom jezgru. Najvjerovatnije bi trebali biti rastopljeni, ali ogroman pritisak može da ih učini čvrstim.
Jupiter ima najjače magnetno polje od svih planeta u Sunčevom sistemu. Ona je 20.000 hiljada veća od snage Zemljinog magnetnog polja. Jupiterovo magnetno polje je nagnuto za 9,6 stepeni u odnosu na osu rotacije planete i nastaje konvekcijom u debelom sloju metalnog vodonika.
Slika 15 Saturn
Unutrašnja struktura Saturna je uporediva sa unutrašnjom strukturom drugih džinovskih planeta. Saturn ima magnetno polje koje je 600 puta jače od magnetnog polja Zemlje. Ovo je neobična verzija Jupiterovog polja. Iste aurore se pojavljuju na Saturnu. Njihova jedina razlika od jupiterijskih je ta što se tačno poklapaju sa osom rotacije planete. Poput Jupiterovog polja, Saturnovo magnetno polje nastaje procesima konvekcije koji se odvijaju unutar sloja metalnog vodonika.
Fig. 16 Uran
Uran ima skoro istu gustinu kao Jupiter. Stjenovito centralno jezgro vjerovatno doživljava pritisak od približno 8 miliona atmosfera i temperaturu od 8.000 0 . Uran ima snažno magnetno polje, oko 50 puta veće od Zemljinog. Magnetno polje je nagnuto u odnosu na osu rotacije planete pod uglom od 59 0 , što vam omogućava da odredite brzinu unutrašnje rotacije. Centar simetrije Uranovog magnetnog polja nalazi se otprilike na jednoj trećini udaljenosti od centra planete do njene površine. Ovo sugerira da je magnetsko polje generirano konvekcijskim strujama unutar ledenog dijela unutrašnjosti planete.
Fig. 17 Neptun
Unutrašnja struktura je vrlo slična Uranu. Neptunovo magnetsko polje je približno 25 puta veće od magnetnog polja Zemlje i 2 puta slabije od magnetnog polja Urana. Baš kao i on. Nagnut je pod uglom od 47 stepeni u odnosu na osu rotacije planete. Dakle, možemo reći da je Neptunovo polje nastalo kao rezultat konvekcijskih tokova u slojevima tečni led. U ovom slučaju, centar simetrije magnetskog polja leži prilično daleko od centra planete, na pola puta od centra do površine.
Pluton
Imamo konkretne informacije o unutrašnjoj strukturi Plutona. Gustina sugerira da se ispod ledenog omotača najvjerovatnije nalazi kameno jezgro, koje sadrži oko 70% mase planete. Sasvim je moguće da se unutar petroznog jezgra nalazi i žljezdano jezgro.
Spoznaja da Pluton ima slična svojstva kao mnogi objekti Kuiperovog pojasa navela je mnoge naučnike da vjeruju da Pluton ne treba smatrati planetom, već klasificirati kao još jedan objekt Kuiperovog pojasa. Međunarodna astronomska unija stavila je tačku na ovu debatu: na osnovu istorijskog presedana, Pluton će se i dalje smatrati planetom u doglednoj budućnosti.
Tabela 1 – “Osnovne astronomske karakteristike planeta.”
T Tako smo došli do zaključka: takav kriterij kao što je magnetsko polje je značajna astronomska karakteristika planeta Sunčevog sistema.Većina planeta u Sunčevom sistemu (Tabela 1) ima magnetna svojstva u jednom ili drugom stepenu.polja. U opadajućem redoslijedu dipolnog magnetskog momenta, Jupiter je na prvom mjestu iSaturn, zatim Zemlja, Merkur i Mars, a u odnosu na magnetni moment Zemlje vrijednost njihovih momenata je 20.000, 500, 1, 3/5000 3/10000.
Odjeljak 5. Uloga magnetnog polja u postojanju i razvoju života na Zemlji
Zemljino magnetsko polje slabi i to predstavlja ozbiljnu prijetnju cijelom životu na planeti.Prema naučnicima, ovaj proces je započeo prije otprilike 150 godina i U poslednje vreme ubrzano. TOTrenutno je magnetsko polje planete oslabljeno za otprilike 10-15%.
Tokom ovog procesa, vjeruju naučnici, magnetsko polje planete će postepeno slabitipraktično će nestati, a zatim se ponovo pojaviti, ali će imati suprotan polaritet.
Igle kompasa koje su prethodno upućivale na Sjeverni pol počeće pokazivati na Južni polmagnetni pol, koji će biti zamijenjen Sjevernim polom. Imajte na umu da govorimo konkretno o magnetnom,a ne o geografskim polovima.
Magnetno polje igra veoma važnu ulogu u životu Zemlje: s jedne strane štitiplaneta iz toka nabijenih čestica koje lete sa Sunca i iz dubina svemira, a s druge strane, služikao putokaz za živa bića koja migriraju godišnje. Šta se desi ako ovopolje će nestati, niko ne može tačno predvideti, primećujeTheNovoYorkTimes.
Može se pretpostaviti da će se, dok dođe do promjene polova, mnoge stvari na nebu i na zemljipodivljaće. Promjena polova može dovesti do nesreća na visokonaponskim vodovima, kvarova satelita i problema za astronaute. Obrnuti polaritet će dovesti do značajnogozonske rupe će se proširiti, a sjeverno svjetlo će se početi pojavljivati iznad ekvatora.
Životinje koje se kreću pomoću "prirodnih" kompasa suočit će se s ozbiljnim problemima.Ribe, ptice i životinje će izgubiti orijentaciju i neće znati na koji način da migriraju.
Međutim, prema nekim stručnjacima, naša manja braća možda neće doživjetiovakvih katastrofalnih problema. Kretanje polova će trajati oko hiljadu godina.Stručnjaci vjeruju da životinje koje plove duž linija magnetskog polja Zemljeimaće vremena da se prilagode i prežive.
Iako će se konačno preokretanje polova vjerovatno dogoditi za stotine godina,ovaj proces već nanosi štetu satelitima. Vjeruje se da se posljednji put dogodila takva kataklizmadogodio prije 780 hiljada godina.
Posljedično: u epohama kada Zemlja nema magnetno polje, njen zaštitni antiradijacijski štit nestaje. Značajno (nekoliko puta) povećanje pozadinsko zračenje može značajno uticati na biosferu.
Zaključak
Problem proučavanja magnetizma je izuzetno aktuelan jer...U epohama kada Zemlja nema magnetno polje, njen zaštitni antiradijacioni štit nestaje. Značajno (više puta) povećanje pozadinskog zračenja može značajno uticati na biosferu: neke grupe organizama moraju izumrijeti, između ostalih može se povećati i broj mutacija itd. A ako uzmemo u obzir Sunčeve baklje, tj. Eksplozije kolosalne snage na Suncu, koje emituju izuzetno jake tokove kosmičkih zraka, onda treba zaključiti da su ere nestanka Zemljinog magnetnog polja ere katastrofalnog uticaja na biosferu iz Kosmosa.
Magnetno polje je poseban oblik materije kroz koji dolazi do interakcije između pokretnih električno nabijenih čestica.
Osnovna svojstva magnetnog polja:
A) Magnetno polje stvara električna struja (pokretni naboji).
b) Magnetno polje se detektuje po njegovom uticaju na struju (pokretni naboji),
Magnetno polje karakteriše:
A) Magnetna indukcija B je glavna karakteristika sile magnetskog polja.b) Jačina magnetnog polja H je pomoćna veličina.
Grafički, magnetsko polje je predstavljeno pomoću linija magnetne indukcije.
Najviše proučavano je Zemljino magnetno polje. U bilo kojoj tački u prostoru koji okružuje Zemlju i na njenoj površini, detektira se djelovanje magnetskih sila. Sjeverni magnetni polNnalazi se na južnoj hemisferi, blizu obale Antarktika i južnog magnetnog polaS. nalazi se na sjevernoj hemisferi, u blizini sjeverne obale ostrva Viktorija (Kanada). Oba pola se neprekidno kreću (deluju) na površini zemlje. Osim toga, os magnetnog polja ne prolazi kroz centar Zemlje, već zaostaje za njim za 430 km. Zemljino magnetsko polje nije simetrično. Zbog činjenice da osa magnetnog polja prolazi pod uglom od samo 11,5 stepeni u odnosu na os rotacije planete, možemo koristiti kompas.
Nauka još nije utvrdila izvor Zemljinog magnetnog polja, koja se bavi samo obiljem hipoteza u vezi s tim. Hipoteza, prije svega, mora objasniti porijeklo komponente Zemljinog magnetnog polja, zbog prema kojem se planeta ponaša kao trajni magnet sa sjevernim magnetnim polom blizu južnog geografskog pola i obrnuto. Danas je gotovo općenito prihvaćena hipoteza o vrtložnim električnim strujama koje teku u vanjskom dijelu Zemljinog jezgra, koji pokazuje neka svojstva tekućine. Izračunato je da se zona u kojoj radi mehanizam „dinamo“ nalazi na udaljenosti od 2,25-0,3 zemaljskih radijusa.Treba napomenuti da su hipoteze koje objašnjavaju mehanizam nastanka magnetnog polja planeta prilično kontradiktorne i još uvijek nisu potvrđene.
Većina planeta u Sunčevom sistemu u jednom ili drugom stepenu ima magnetna svojstva.polja. Prikupili smo iz različitih izvora i sistematizirali podatke o karakteristikama različitih planeta Sunčevog sistema. Općeprihvaćenu tabelu “Osnovne astronomske karakteristike planeta” dopunili smo ovim podacima. Vjerujemo da je kriterij “magnetnog polja” jedna od vodećih karakteristika planeta Sunčevog sistema. U opadajućem redoslijedu dipolnog magnetskog momenta, Jupiter je na prvom mjestu iSaturn, zatim Zemlja, Merkur i Mars, a u odnosu na magnetni moment Zemlje, vrijednost njihovih momenata je 20.000, 500, 1, 3/5000, 3/10000.
6. Teorijski značaj studije je da:
1) sistematizovana je građa o Magnetnom polju Zemlje i planeta Sunčevog sistema;
2) Pojašnjene su vodeće fizičke karakteristike magnetnog polja planeta Sunčevog sistema i dopunjena tabela „Osnovne astronomske karakteristike planeta“ sa podacima o magnetnim poljima Sunčevog sistema;
Osim toga, teorijski značaj na temu "Magnetno polje planeta Sunčevog sistema" omogućio mi je da proširim svoja znanja iz fizike i astronomije
Korištene knjige
1 .Govorkov V. A. Električna i magnetna polja. “Energija”, M, 1968 – 50 str.
2. David Rothery Planets, Fair-Press”, M, 2005 – 320 str.
3 .Tamm I.E. O strujama u jonosferi koje uzrokuju varijacije u magnetskom polju Zemlje. Zbornik naučnih radova, tom 1, „Nauka”, M., 1975 – 100 str.
4. Yanovsky B. M. Zemaljski magnetizam. „Izdavačka kuća Lenjingradskog univerziteta“. Lenjingrad, 1978 – 75 str.
Paplikacija
Tezaurus
G az giganti su dvije najveće džinovske planete (Jupiter i Saturn), koje imaju dublji vanjski sloj plina od druge dvije gigantske planete.
G džinovske planete su četiri najveće planete koje se nalaze u vanjskom području Sunčevog sistema (Jupiter, Saturn, Uran i Neptun), čija je masa desetine ili stotine puta veća od mase Zemlje i koje nemaju čvrstu površinu.
TO Oyper pojas je regija Sunčevog sistema koja se nalazi izvan orbite Neptuna na udaljenosti od 30-50.au. Sa Sunca, naseljenog malim, ledenim objektima subplanetarne veličine koji se nazivaju (sa izuzetkom Plutona i njegovog mjeseca Harona, koji su najveća tijela u ovoj regiji) objekti iz Kajperovog pojasa. Postojanje Kuiperovog pojasa teoretski predviđaju Kenneth Edgeworth (1943) i Edgeworth-Copeyr (ili disk).Objekti koji se nalaze u njemu nazivaju se objekti Kuiperovog pojasa ili Edgeworth-Copeyr objekti.
TO ora - spoljašnji, hemijski različit sloj čvrstog planetarnog tela. Na zemaljskim planetama, plašt je kamenit i sadrži više elemenata niske gustine od plašta koji leži ispod. Na ledenim satelitima ili sličnim tijelima, kalcij (gdje ga postoji) je bogatiji solima i leteći led nego donji ledeni plašt.
L jedinice- ovaj izraz se ponekad koristi za označavanje smrznute vode, ali se može odnositi i na druge hlapljive tvari u smrznutom stanju (metan, amonijak, ugljični monoksid, ugljični dioksid i dušik - pojedinačno ili u kombinaciji).
M Antiya- kompozicijski različita stijena koja leži izvan jezgra čvrstog planetarnog tijela. Zemaljske planete imaju kamenite planete, dok ledeni sateliti imaju ledene. U nekim slučajevima, vanjska hemijska stijena se neznatno razlikuje od sastava same stijene.U ovom slučaju se naziva kora.
P planeta - jedan od velikih objekata koji se okreću oko Sunca (ili neke druge zvezde).Devet tela (Merkur, Venera, Pluton) se nazivaju planetama našeg Sunčevog sistema. Nemoguće je dati tačnu definiciju, budući da je Pluton, po svemu sudeći, izuzetno veliki objekt Kuiperovog pojasa (većina takvih objekata je premala da bi se smatrali Plutonom), dok su neki sateliti Plutona, po svojoj veličini, sastavu i drugim karakteristikama, sasvim bi se mogao nazvati P.
P zemaljske planete- Zemlja i slična nebeska tela (sa gvozdenom jezgrom i stenovitom površinom).U takve planete spadaju Merkur, Venera i Mars. To također uključuje Mjesec i veliki satelit Jupiter-Io.
P recesija - sporo kretanje ose Zemljine rotacije duž kružnog konusa sa osom, ugao od 23-27 stepeni.
Period potpune revolucije je oko 26 hiljada godina. Kao rezultat P., mijenja se položaj nebeskog ekvatora; tačke prolećne i jesenje ravnodnevice na bakreno godišnje kretanje Sunca za 50,24 sekunde godišnje; plus sveta se kreće između zvezda; Ekvatorijalne koordinate zvijezda se stalno mijenjaju.
P rogradno kretanje - preokret ili rotacija u smjeru suprotnom od kazaljke na satu kada se gleda iz sjeverni pol Sunce (ili Zemlja). Kada su u pitanju sateliti, orbitalno kretanje se smatra progradnim ako se poklapa sa smjerom rotacije planete. Većina kretanja u Sunčevom sistemu je progradna.
R Retrogradno kretanje - preokret ili rotacija usmjerena u smjeru kazaljke na satu kada se gleda sa sjevernog pola Sunca (ili Zemlje). To je suprotno od progradnog kretanja. Ako govorimo o satelitima, ako je to suprotno smjeru rotacije planete.
WITH solarno sistem - ned i tijela koja su gravitaciono povezana s njim (to jest, planete, njihovi sateliti, asteroidi, objekti Kuiperovog pojasa, komete, itd.).
I izvuci - gusto unutrašnje područje planetarnog tijela, koje se po sastavu razlikuje od ostatka planete. Leži ispod plašta. I. zemaljske planete su bogate gvožđem. Veliki ledeni sateliti i džinovske planete imaju kamena jezgra, unutar kojih mogu biti i gvozdena jezgra.
Od davnina je poznato da je magnetna igla, koja se slobodno okreće oko vertikalne ose, uvijek postavljena na određenom mjestu na Zemlji u određenom smjeru (ako u blizini nema magneta, provodnika koji nose struju ili željeznih predmeta ). Ova činjenica se objašnjava činjenicom da postoji magnetsko polje oko Zemlje a magnetna igla je postavljena duž njenih magnetnih linija. Ovo je osnova za upotrebu kompasa (Sl. 115), koji je magnetna igla koja slobodno rotira oko ose.
Rice. 115. Kompas
Zapažanja pokazuju da kada se približavaju Sjevernom geografskom polu Zemlje, magnetne linije Zemljinog magnetnog polja su nagnute prema horizontu pod sve većim uglom i oko 75° sjeverne geografske širine i 99° zapadne geografske dužine postaju okomite, ulazeći u Zemlju ( 116). Trenutno se nalazi ovdje Južni magnetni pol Zemlje, udaljeno je oko 2100 km od geografskog sjevernog pola.
Rice. 116. Magnetne linije Zemljinog magnetnog polja
Zemljin magnetni sjeverni pol nalazi se u blizini Južnog geografskog pola, odnosno na 66,5° južne geografske širine i 140° istočne geografske dužine. Ovdje iz Zemlje izlaze magnetne linije Zemljinog magnetnog polja.
dakle, Zemljini magnetski polovi se ne poklapaju sa njenim geografskim polovima. S tim u vezi, smjer magnetske igle se ne poklapa sa smjerom geografskog meridijana. Stoga igla magnetskog kompasa samo približno pokazuje smjer sjever.
Ponekad tzv magnetne oluje, kratkoročne promjene Zemljinog magnetnog polja koje uvelike utiču na iglu kompasa. Zapažanja pokazuju da je pojava magnetnih oluja povezana sa sunčevom aktivnošću.
a - na Suncu; b - na Zemlji
U periodu povećane sunčeve aktivnosti, tokovi naelektrisanih čestica, elektrona i protona emituju se sa površine Sunca u svemir. Magnetno polje stvoreno kretanjem nabijenih čestica mijenja magnetsko polje Zemlje i uzrokuje magnetnu oluju. Magnetne oluje su kratkoročni fenomen.
On globus Postoje područja u kojima se smjer magnetne igle stalno odstupa od smjera Zemljine magnetske linije. Takve oblasti se nazivaju oblasti magnetna anomalija(u prijevodu s latinskog "odstupanje, abnormalnost").
Jedna od najvećih magnetnih anomalija je Kurska magnetna anomalija. Razlog ovakvih anomalija su ogromne naslage željezne rude na relativno maloj dubini.
Zemaljski magnetizam još nije u potpunosti objašnjen. Utvrđeno je samo da veliku ulogu u promjeni Zemljinog magnetskog polja imaju različite električne struje koje teku kako u atmosferi (posebno u njenim gornjim slojevima) tako iu zemljinoj kori.
Mnogo pažnje se poklanja proučavanju Zemljinog magnetnog polja tokom letova veštačkih satelita i svemirski brodovi.
Utvrđeno je da Zemljino magnetsko polje pouzdano štiti površinu zemlje od kosmičkog zračenja čije je djelovanje na žive organizme destruktivno. Osim elektrona i protona, kosmičko zračenje uključuje i druge čestice koje se kreću u svemiru ogromnim brzinama.
Međuplanetarni letovi svemirske stanice a svemirski brodovi do Mjeseca i oko Mjeseca omogućili su da se utvrdi odsustvo magnetnog polja. Snažna magnetizacija kamenja lunarnog tla dostavljenog na Zemlju omogućava naučnicima da zaključe da je prije više milijardi godina Mjesec mogao imati magnetno polje.
Pitanja
- Kako možemo objasniti da je magnetna igla postavljena na određenom mjestu na Zemlji u određenom smjeru?
- Gdje su Zemljini magnetni polovi?
- Kako pokazati da je Zemljin magnetski južni pol na sjeveru, a magnetski sjeverni pol na jugu?
- Šta objašnjava pojavu magnetnih oluja?
- Koja su područja magnetske anomalije?
- Gdje je područje gdje postoji velika magnetna anomalija?
Vježba 43
- Zašto se čelične šine koje dugo leže u skladištima nakon nekog vremena magnetiziraju?
- Zašto je zabranjeno koristiti materijale koji su magnetizirani na brodovima namijenjenim ekspedicijama za proučavanje zemaljskog magnetizma?
Vježbajte
- Pripremite izvještaj na temu „Kompas, povijest njegovog otkrića“.
- Postavite trakasti magnet unutar globusa. Koristeći rezultirajući model, upoznajte se s magnetskim svojstvima Zemljinog magnetnog polja.
- Koristeći internet, pripremite prezentaciju na temu „Istorija otkrića Kurske magnetne anomalije“.
Ovo je zanimljivo...
Zašto je planetama potrebno magnetno polje?
Poznato je da Zemlja ima snažno magnetno polje. Zemljino magnetsko polje obavija područje blizu Zemlje. Ovo područje se naziva magnetosfera, iako njegov oblik nije sfera. Magnetosfera je najudaljenija i najšira ljuska Zemlje.
Zemlja je stalno pod uticajem Sunčevog vetra – toka veoma malih čestica (protona, elektrona, kao i jezgara helijuma i jona, itd.). Tokom solarnih baklji, brzina ovih čestica naglo raste i one se šire svemirom ogromnim brzinama. Ako na Suncu postoji baklja, to znači da za nekoliko dana treba očekivati poremećaj u magnetnom polju Zemlje. Zemljino magnetsko polje služi kao svojevrsni štit koji štiti našu planetu i sav život na njoj od djelovanja sunčevog vjetra i kosmičkih zraka. Magnetosfera je u stanju promijeniti putanju ovih čestica, usmjeravajući ih prema polovima planete. U polarnim područjima čestice se skupljaju gornjih slojeva atmosferu i evociraju zadivljujuću ljepotu sjevernog i južnog svjetla. Ovdje također nastaju magnetne oluje.
Kada čestice solarnog vjetra upadnu u magnetosferu, atmosfera se zagrijava, ionizacija njenih gornjih slojeva se povećava i nastaje elektromagnetski šum. U tom slučaju dolazi do smetnji u radio signalima i skokova napona, koji mogu oštetiti električnu opremu.
Magnetne oluje takođe utiču na vremenske prilike. Oni doprinose stvaranju ciklona i povećanju oblačnosti.
Naučnici iz mnogih zemalja su dokazali da magnetni poremećaji utiču na žive organizme, biljni svijet i na samoj osobi. Istraživanja su pokazala da su kod osoba podložnih kardiovaskularnim bolestima moguće egzacerbacije s promjenama sunčeve aktivnosti. Može doći do promjena krvnog tlaka, ubrzanog rada srca i smanjenog tonusa.
Najjače magnetne oluje i magnetosferski poremećaji javljaju se u periodima povećane sunčeve aktivnosti.
Da li planete Sunčevog sistema imaju magnetno polje? Prisustvo ili odsustvo magnetnog polja planete objašnjava se njihovom unutrašnjom strukturom.
Najjače magnetno polje džinovskih planeta Jupiter nije samo najveća planeta, već ima i najveće magnetno polje, koje premašuje Zemljino magnetno polje za 12.000 puta. Jupiterovo magnetsko polje, koje ga obavija, proteže se do udaljenosti od 15 poluprečnika planete (Jupiterov radijus je 69.911 km). Saturn, kao i Jupiter, ima moćnu magnetosferu, koja je rezultat metalnog vodonika, koji se nalazi u tečnom stanju u dubinama Saturna. Zanimljivo je da je Saturn jedina planeta čija se osa rotacije planete praktično poklapa sa osom magnetnog polja.
Naučnici kažu da i Uran i Neptun imaju moćna magnetna polja. Ali evo šta je zanimljivo: magnetna osa Urana je odstupljena od ose rotacije planete za 59°, Neptuna - za 47°. Ovakva orijentacija magnetske ose u odnosu na os rotacije daje Neptunovoj magnetosferi prilično originalan i neobičan oblik. Stalno se mijenja kako planeta rotira oko svoje ose. Ali magnetosfera Urana, kako se udaljava od planete, uvija se u dugačku spiralu. Naučnici vjeruju da magnetno polje planete ima dva sjeverna i dva južna magnetna pola.
Istraživanja su pokazala da je magnetno polje Merkura 100 puta manje od Zemljinog, dok je Venerino zanemarljivo. Proučavajući Mars, svemirske letjelice Mars-3 i Mars-5 otkrile su magnetno polje koje je koncentrisano na južnoj hemisferi planete. Naučnici vjeruju da ovaj oblik polja može biti uzrokovan džinovskim sudarima planete.
Baš kao i Zemlja, magnetno polje drugih planeta u Sunčevom sistemu reflektuje sunčev vetar, štiteći ih od destruktivnog dejstva radioaktivnog zračenja Sunca.
