3. lokakuuta 2016 klo 12.40

Planeettojen magneettisuojat. Magnetosfäärien lähteiden monimuotoisuudesta aurinkokunnassa

• populaaritiede,
• astronautiikka,
• Tähtitiede

Kuudessa aurinkokunnan kahdeksasta planeettasta on omat magneettikentän lähteet, jotka voivat kääntää aurinkotuulen varautuneiden hiukkasten virrat. Planeetan ympärillä olevan avaruuden tilavuutta, jonka sisällä aurinkotuuli poikkeaa liikeradalta, kutsutaan planeetan magnetosfääriksi. Huolimatta magneettikentän muodostamisen fysikaalisten periaatteiden yhteisyydestä, magnetismin lähteet puolestaan ​​vaihtelevat suuresti eri ryhmiä planeetat tähtijärjestelmässämme.

Magneettikenttien monimuotoisuuden tutkiminen on mielenkiintoista, koska magnetosfäärin läsnäolo on oletettavasti tärkeä ehto elämän syntymiselle planeetalle tai sen luonnolliselle satelliitille.

rautaa ja kiveä

Maanpäällisillä planeetoilla vahvat magneettikentät ovat pikemminkin poikkeus kuin sääntö. Planeetallamme on voimakkain magnetosfääri tässä ryhmässä. Maan kiinteä ydin koostuu oletettavasti rauta-nikkeliseoksesta, jota lämmittää raskaiden alkuaineiden radioaktiivinen hajoaminen. Tämä energia siirtyy konvektiolla nestemäisessä ulkoytimessä silikaattivaippaan (). Viime aikoihin asti metallisen ulkoytimen lämpökonvektiivisia prosesseja pidettiin geomagneettisen dynamon päälähteenä. Viimeaikaiset tutkimukset kuitenkin kumoavat tämän hypoteesin.

Planeetan (tässä tapauksessa Maan) magnetosfäärin vuorovaikutus aurinkotuulen kanssa. Aurinkotuulen virtaukset muuttavat planeettojen magnetosfääriä, jotka näyttävät vahvasti pitkänomaiselta magneettiselta "hännältä", joka on suunnattu vastakkaiseen suuntaan Auringosta. Jupiterin magneettinen "häntä" ulottuu yli 600 miljoonaa kilometriä.

Oletettavasti magnetismin lähde planeettamme olemassaolon aikana voisi olla monimutkainen yhdistelmä erilaisia ​​mekanismeja magneettikentän luomiseksi: kentän ensisijainen alustus muinaisesta törmäyksestä planetoidin kanssa; raudan ja nikkelin eri vaiheiden ei-terminen konvektio ulkoytimessä; magnesiumoksidin vapautuminen jäähdyttävästä ulkoytimestä; Kuun ja Auringon vuorovesivaikutus jne.

Maan "sisaren" - Venuksen - suolistossa ei käytännössä synny magneettikenttää. Tiedemiehet kiistelevät edelleen syistä dynamovaikutuksen puuttumiseen. Jotkut syyttävät tästä planeetan hidasta päivittäistä pyörimistä, kun taas toiset vastustavat, että tämän olisi pitänyt riittää synnyttämään magneettikenttä. Todennäköisimmin aine on planeetan sisäisessä rakenteessa, joka eroaa maasta ().

On syytä mainita, että Venuksella on niin kutsuttu indusoitu magnetosfääri, joka syntyy aurinkotuulen ja planeetan ionosfäärin vuorovaikutuksesta

Lähin (jos ei identtinen) Maata sidereaalisen päivän keston suhteen on Mars. Planeetta pyörii akselinsa ympäri 24 tunnissa, aivan kuten edellä kuvatun jättiläisen kaksi "kollegaa", se koostuu silikaateista ja neljänneksestä rauta-nikkeliytimestä. Mars on kuitenkin suuruusluokkaa Maata kevyempi, ja tutkijoiden mukaan sen ydin jäähtyi suhteellisen nopeasti, joten planeetalla ei ole dynamogeneraattoria.

Maapallon rautasilikaattiplaneettojen sisäinen rakenne

Paradoksaalista kyllä, toinen planeetta maan ryhmä, joka voi "kehutella" omasta magnetosfääristään, on Merkurius - pienin ja kevyin kaikista neljästä planeettasta. Sen läheisyys aurinkoon määräsi ennalta erityiset olosuhteet, joissa planeetta muodostui. Joten toisin kuin muilla ryhmän planeetoilla, Merkuriuksella on erittäin korkea suhteellinen raudan osuus koko planeetan massasta - keskimäärin 70%. Sen kiertoradalla on vahvin epäkeskisyys (aurinkoa lähinnä olevan kiertoradan pisteen suhde kaukaisimpaan) kaikista aurinkokunnan planeetoista. Tämä tosiasia, samoin kuin Merkuriuksen läheisyys aurinkoon, lisäävät vuorovesivaikutusta planeetan rautaytimeen.

Merkuriuksen magnetosfäärin kaavio magneettisen induktiokaavion kanssa päällekkäin

Avaruusaluksilla saadut tieteelliset tiedot viittaavat siihen, että magneettikenttä syntyy Auringon vuorovesivoimien sulattaman metallin liikkeestä Merkuriuksen ytimessä. Tämän kentän magneettinen momentti on 100 kertaa heikompi kuin Maan, ja mitat ovat verrattavissa Maan kokoon, ei vähiten vahva vaikutus aurinkotuuli.

Maan ja jättimäisten planeettojen magneettikentät. Punainen viiva on planeettojen päivittäisen pyörimisen akseli (2 on magneettikentän napojen kaltevuus tähän akseliin). Sininen viiva on planeettojen ekvaattori (1 on päiväntasaajan kaltevuus ekliptiikan tasoon). Magneettikentät ovat edustettuina keltainen(3 - magneettikentän induktio, 4 - magnetosfäärien säde vastaavien planeettojen säteissä)

metalli jättiläisiä

Jättiplaneetoilla Jupiter ja Saturnus on suuria kiviytimiä, jotka painavat 3-10 maapalloa ja joita ympäröivät voimakkaat kaasumaiset kuoret, jotka muodostavat suurimman osan planeettojen massasta. Näillä planeetoilla on kuitenkin erittäin suuret ja voimakkaat magnetosfäärit, eikä niiden olemassaoloa voida selittää pelkästään kiviytimissä olevalla dynamoilmiöllä. Ja on kyseenalaista, ovatko maan ytimessä esiintyvien ilmiöiden kaltaiset ilmiöt yleensä mahdollisia tuolla kolossaalilla paineella.

Vihje on itse planeettojen vety-heliumkuoressa. Matemaattiset mallit osoittavat, että näiden planeettojen syvyyksissä vety kaasumaisesta tilasta siirtyy vähitellen supernesteen ja suprajohtavan nesteen - metallisen vedyn - tilaan. Sitä kutsutaan metalliksi, koska vedyllä on sellaisissa painearvoissa metallien ominaisuuksia.

Jupiterin ja Saturnuksen sisäinen rakenne

Jupiter ja Saturnus, kuten jättimäisille planeetoille tyypillistä, säilyivät planeettojen muodostumisen aikana kertyneen suuren lämpöenergian syvyyksissä. Metallisen vedyn konvektio siirtää tämän energian planeettojen kaasumaiseen kuoreen, mikä määrittää ilmastotilanteen jättiläisten ilmakehissä (Jupiter säteilee avaruuteen kaksi kertaa enemmän energiaa kuin se vastaanottaa Auringosta). Metallisen vedyn konvektio yhdistettynä Jupiterin ja Saturnuksen nopeaan päivittäiseen pyörimiseen muodostaa oletettavasti planeettojen voimakkaat magnetosfäärit.

Jupiterin magneettisilla napoilla sekä muiden jättiläisten ja Maan vastaavilla napoilla aurinkotuuli aiheuttaa "revontuulia". Jupiterin tapauksessa sellaiset suuret satelliitit, kuten Ganymede ja Io, vaikuttavat merkittävästi sen magneettikenttään (jälki näkyy vastaavista satelliiteista planeetan magneettinapoihin "virtaavista" varautuneiden hiukkasten virroista). Jupiterin magneettikentän tutkiminen on sen kiertoradalla toimivan Juno-automaattiaseman päätehtävä. Jättiplaneettojen magnetosfäärien alkuperän ja rakenteen ymmärtäminen voi rikastaa tietämystämme Maan magneettikentästä

Jäägeneraattorit

Jääjättiläiset Uranus ja Neptunus ovat kooltaan ja massaltaan niin samanlaisia, että niitä voidaan kutsua järjestelmämme toiseksi kaksospariksi Maan ja Venuksen jälkeen. Niiden voimakkaat magneettikentät ovat väliasennossa magneettikentät kaasujättiläiset ja maa. Kuitenkin myös täällä luonto "päätti" olla omaperäinen. Paine näiden planeettojen rautakivisissä ytimissä on edelleen liian korkea Maan kaltaiselle dynamovaikutukselle, mutta se ei riitä muodostamaan metallisen vetykerroksen. Planeetan ydintä ympäröi paksu jääkerros, joka on valmistettu ammoniakin, metaanin ja veden seoksesta. Tämä "jää" on itse asiassa erittäin kuuma neste, joka ei kiehu pelkästään planeettojen ilmakehän valtavan paineen vuoksi.

Uranuksen ja Neptunuksen sisäinen rakenne

kirkkain planeetta

Venuksella on magneettikenttä, jonka tiedetään olevan uskomattoman heikko. Tutkijat eivät vieläkään ole varmoja, miksi näin on. Planeetta tunnetaan tähtitieteessä Maan kaksosena.

Sillä on sama koko ja suunnilleen sama etäisyys Auringosta. Se on myös ainoa sisäisen aurinkokunnan muista planeetoista, jolla on merkittävä ilmakehä. Vahvan magnetosfäärin puuttuminen viittaa kuitenkin merkittäviin eroihin Maan ja Venuksen välillä.

Planeetan yleinen rakenne

Venus, kuten kaikki muutkin aurinkokunnan sisäplaneetat, on kivinen.

Tiedemiehet eivät tiedä paljon näiden planeettojen muodostumisesta, mutta avaruusluotainten tietojen perusteella he ovat tehneet joitain arvauksia. Tiedämme, että aurinkokunnassa on tapahtunut runsaasti rautaa ja silikaatteja sisältävien planetatsimaalien törmäyksiä. Nämä törmäykset loivat nuoria planeettoja, joissa oli nestemäisiä ytimiä ja hauras nuori silikaateista koostuva kuori. Suuri mysteeri piilee kuitenkin rautaytimen kehityksessä.

Tiedämme, että yksi syy Maan vahvan magneettikentän muodostumiseen on se, että rautasydän toimii kuin dynamo.

Miksi Venuksella ei ole magneettikenttää?

Tämä magneettikenttä suojaa planeettamme voimakkaalta auringon säteilyltä. Tätä ei kuitenkaan tapahdu Venuksella, ja tämän selittämiseen on useita hypoteeseja. Ensinnäkin sen ydin on täysin kovettunut. Maan ydin on edelleen osittain sulanut, mikä mahdollistaa magneettikentän muodostamisen. Toinen teoria sanoo, että tämä johtuu siitä, että planeetalla ei ole levytektoniikkaa kuten maapallolla.

Kun avaruusalus he tutkivat sitä ja havaitsivat, että Venuksen magneettikenttä on olemassa ja on useita kertoja heikompi kuin Maan, mutta se torjuu auringon säteilyn.

Tiedemiehet uskovat nyt, että kenttä on itse asiassa seurausta Venuksen ionosfäärin vuorovaikutuksesta aurinkotuulen kanssa. Tämä tarkoittaa, että planeetalla on indusoitunut magneettikenttä. Vahvista tämä asia kuitenkin tulevia tehtäviä varten.

	· · · ·

Abstrakti tutkimustyö

Aurinkokunnan planeettojen magneettikenttä

Valmistunut:

Baljuk Ilja

Valvoja:

Levykina R.Kh

Fysiikan opettaja

Magnitogorsk 2017 G

MUTTAmerkintä.

Yksi erityisiä ominaisuuksia planeettamme on sen magneettikenttä. Kaikki maan elävät olennot ovat kehittyneet miljoonien vuosien ajan juuri magneettikentän olosuhteissa eivätkä voi olla olemassa ilman sitä.

Tämä työ mahdollisti tiedon laajentamisen magneettikentän luonteesta, sen ominaisuuksista, aurinkokunnan planeetoista, joilla on magneettikenttiä, hypoteeseista ja astrofysikaalisista teorioista aurinkokunnan planeettojen magneettikenttien alkuperästä.

Sisältö

Johdanto………………………………………………………………………………..4

Osa 1. Magneettikentän luonne ja ominaisuudet……………………………..6

1.1, Magneettikentän ja sen ominaisuuksien määritys. ………………………

1.2. Magneettikentän graafinen esitys…………………………………

1.3. Magneettikenttien fysikaaliset ominaisuudet…………………………………….

Osa 2. Maan magneettikenttä ja siihen liittyvät luonnonilmiöt…. 9

Osa 3. Planeettojen magneettikentän alkuperän hypoteesit ja astrofysikaaliset teoriat……………………………………………………………………………………… 13

Osa 4. Yleiskatsaus aurinkokunnan planeetoista magneettisilla

kenttä……………………………………………………………………………………16

Osa 5. Magneettikentän rooli olemassaolossa ja kehityksessä

elämää maan päällä…………………………………………………………………………

Johtopäätös………………………………………………………………………. 22

Käytetyt kirjat…………………………………………………………. 24

Hakemus………………………………………………………………………. 25

Johdanto

Maan magneettikenttä on yksi välttämättömistä edellytyksistä elämän olemassaololle planeetallamme. Mutta geofyysikot (paleomagnetologit) ovat vahvistaneet sen geologinen historia Planeettamme magneettikenttä on toistuvasti vähentänyt intensiteettiään ja jopa vaihtanut merkkiä (eli pohjois- ja etelänavat ovat vaihtaneet paikkoja). Tällaisia ​​magneettikentän merkkien kääntymisen tai kääntymisen aikakausia on nyt löydetty useita kymmeniä, ja ne heijastuvat magneettisten kivien magneettisiin ominaisuuksiin. Nykyistä magneettikentän aikakautta kutsutaan ehdollisesti suoran napaisuuden aikakaudeksi. Sitä on jatkunut noin 700 tuhatta vuotta. Siitä huolimatta kentänvoimakkuus vähenee hitaasti mutta tasaisesti. Jos tämä prosessi kehittyy edelleen, noin 2 tuhannen vuoden kuluttua Maan magneettikentän voimakkuus putoaa nollaan, ja sitten, kun tietty aika"ilman magneettista aikakautta" alkaa kasvaa, mutta sillä on päinvastainen merkki. Elävät organismit voivat nähdä "ilman magneettista aikakautta" katastrofina. Maan magneettikenttä on kilpi, joka suojaa maapallon elämää auringon ja auringon virtaukselta kosmisia hiukkasia(elektronit, protonit, joidenkin alkuaineiden ytimet). Valtavilla nopeuksilla liikkuvat hiukkaset ovat vahva ionisoiva tekijä, joka, kuten tiedetään, vaikuttaa elävään kudokseen ja erityisesti organismien geneettiseen laitteistoon. On todettu, että maan magneettikenttä poikkeuttaa kosmisten ionisoivien hiukkasten liikeradat ja "pyörittää" niitä planeetan ympäri.

Tutkijat ovat tunnistaneet planeettojen tärkeimmät tähtitieteelliset ominaisuudet. Näitä ovat: Merkurius, Venus, Maa, Kuu, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus, Pluto.

Mielestämme yksi planeettojen tärkeimmistä ominaisuuksista on magneettikenttä

Merkityksellisyys tutkimuksemme on selvittää aurinkokunnan useiden planeettojen magneettikentän ominaisuuksia.

TheUusiYorkAjat.

otsoniaukojen laajeneminen ja revontulet ilmestyvät päiväntasaajalle.

Ongelma tutkimus koostuu ristiriidan ratkaisemisesta tarpeen ottaa huomioon magneettikenttä yhtenä planeettojen ominaispiirteistä ja sen välillä, että ei oteta huomioon tietoja, jotka osoittavat Maan ja muiden aurinkokunnan planeettojen magneettikentän suhteen. .

Kohde systematisoida tietoja aurinkokunnan planeettojen magneettikentistä.

Tehtävät.

1. Tutki uusinta tekniikkaa magneettikenttäongelmat tieteellisessä kirjallisuudessa.

2. Määritä planeettojen magneettikentän johtavat fyysiset ominaisuudet.

3. Analysoida hypoteeseja aurinkokunnan planeettojen magneettikentän alkuperästä ja selvittää mitkä niistä ovat tiedeyhteisön hyväksymiä.

4 . Täydennä yleisesti hyväksyttyä taulukkoa "Planeettojen tähtitieteelliset perusominaisuudet" tiedoilla planeettojen magneettikentistä.

Esine: planeettojen tärkeimmät tähtitieteelliset ominaisuudet.

Aihe : paljastaa magneettikentän piirteet yhdeksi planeettojen tärkeimmistä tähtitieteellisistä ominaisuuksista.

Tutkimusmenetelmät: analyysi, synteesi, yleistäminen, merkityksien systematisointi.

Osa 1. Magneettikenttä

1.1. On kokeellisesti todettu, että johtimet, joiden läpi virrat kulkevat samalla tavallahoukutella ja karkottaa vastakkaisiin suuntiin. Sitä käytettiin kuvaamaan johtojen vuorovaikutusta, joiden läpi virrat kulkevatmagneettikenttä- sähkövirtojen tai vaihtosähkövirran synnyttämä aineen erityinen muoto, joka ilmenee vaikutuksena sähkövirtoihin, jotka ovattällä alalla. Magneettikentän löysi vuonna 1820 tanskalainen fyysikko H.K. Oersted. Magneettikenttäkuvaa magneettisia vuorovaikutuksia, jotka syntyvät: a) kahden virran välillä; b) nykyisen ja liikkuvan varauksen välillä; c) kahden liikkuvan varauksen välillä.

Magneettikentällä on suunnattu luonne ja sitä tulisi luonnehtia vektorisuureella. Magneettikentän päätehoominaisuus on ns.m magneettineninduktiolla.Tämä arvo on yleensä merkitty kirjaimella B.

Riisi. yksi

Kun johtimen päät on kytketty tasavirtalähteeseen, nuoli "kääntyy pois" johdosta. Useat langan ympärille sijoitetut magneettiset nuolet kääntyivät tietyllä tavalla.

Ympäröivässä tilassajohdot virralla on voimakenttä. Virralla olevan johtimen ympärillä olevassa tilassaolemassamagneettikenttä. (Kuva 1)

Virran magneettikentän karakterisoimiseksi otettiin käyttöön induktion lisäksi apusuureH kutsutaan magneettikentän voimakkuudeksi. Magneettikentän voimakkuus, toisin kuin magneettinen induktio, ei riipu väliaineen magneettisista ominaisuuksista.

Riisi. 2

Magneettiset nuolet, jotka on sijoitettu samalle etäisyydelle tasavirtaa kuljettavasta johtimesta, sijaitsevat ympyrän muodossa.

1.2 Magneettikentän induktioviivat.

Magneettikentät, kuten sähkökentät, voidaan esittää graafisesti käyttämällä magneettisen induktion viivoja.Induktiolinjat (tai vektorin B viivoja) kutsutaan viivoiksi, joiden tangentit on suunnattu samalla tavalla kuin vektori B tietyssä kentän pisteessä. Ilmeisestiettä induktioviiva voidaan vetää jokaisen magneettikentän pisteen läpi. Koska kenttäinduktiolla missä tahansa pisteessä on tietty suunta, niin linjan suuntaInduktio tietyn kentän jokaisessa pisteessä voi olla vain ainutlaatuinen, mikä tarkoittaa, että viivatmagneettikentän induktiopiirretään sellaisella tiheydellä, että pintayksikön leikkaavien viivojen määrä,kohtisuorassa niihin nähden, oli yhtä suuri (tai verrannollinen) magneettikentän induktioon tietyssä paikassa. Siksi kuvaamalla induktioviivoja voidaan visualisoida kuinkainduktion modulo ja suunta vaihtelevat avaruudessa.

1.3. Magneettikentän pyörteinen luonne.

Magneettisen induktion viivatjatkuva: niillä ei ole alkua eikä loppua. Sillä onpaikka mille tahansa virtapiirien aiheuttamalle magneettikentälle. Vektorikenttiä, joissa on jatkuvia viivoja, kutsutaanpyörrekentät. Näemme, että magneettikenttä on pyörrekenttä.

Riisi. 3

Pienet rautaviilat sijaitsevat ympyröiden muodossa, "ympäröivät" johtimen. Jos muutat virtalähteen liitännän napaisuutta, sahanpuru kääntyy 180 astetta.

Riisi. neljä

Pyöreän virran magneettikenttä on seuraavan muotoisia suljettuja jatkuvia viivoja: (Kuvat 5, 7)

Riisi. 5

Magneettikentille, samoin kuin sähkökentälle,reiluasuperpositioperiaate: useiden liikkuvien varausten (virtojen) muodostama kenttä B on yhtä suuri kuin kenttien W vektorisumma,kunkin veloituksen (virta) luoma erikseen: eli avaruuden pisteeseen vaikuttavan voiman löytämiseksi sinun on lisättävä voimat,vaikuttaa siihen kuvan 4 mukaisesti.

M pyöreä virran magneettikenttä edustaa eräänlaista kahdeksaa jaollarenkaat renkaan keskellä, jonka läpi virta kulkee. Sen piiri on esitetty alla olevassa kuvassa: (Kuva 6)

Riisi. 6 Kuva. 7

Siten magneettikenttä on erityinen muoto aine, jonka kautta tapahtuu liikkuvien sähkövarattujen hiukkasten välinen vuorovaikutus.

O pää magneettikentän ominaisuudet:

1.

2.

M magneettikentällä on tunnusomaista:

a) b)

Graafisesti magneettikenttä on kuvattu käyttämällä magneettisen induktion viivoja

Osa 2. Maan magneettikenttä ja siihen liittyvät luonnonilmiöt

Maapallo kokonaisuudessaan on valtava pallomainen magneetti. Ihmiskunta alkoi käyttää Maan magneettikenttää kauan sitten. Jo alussaXII- XIIIvuosisadat kompassia käytetään laajalti navigoinnissa. Kuitenkin niinä päivinä uskottiin, että napatähti ja sen magnetismi suuntaavat kompassin neulan. Englantilainen tiedemies William Gilbert, kuningatar Elisabetin hovilääkäri, vuonna 1600 osoitti ensimmäisenä, että Maa on magneetti, jonka akseli ei ole sama kuin Maan pyörimisakseli. Siksi maan ympärillä, kuten minkä tahansa magneetin ympärillä, on magneettikenttä. Vuonna 1635 Gellibrand havaitsi, että maapallon magneetin kenttä muuttui hitaasti, ja Edmond Halley suoritti maailman ensimmäisen valtamerten magneettisen tutkimuksen ja loi ensimmäiset maailmankartat (1702). Vuonna 1835 Gauss teki pallon harmonisen analyysin maan magneettikentästä. Hän loi maailman ensimmäisen magneettisen observatorion Göttingeniin.

2.1 Maan magneettikentän yleiset ominaisuudet

Maapalloa ympäröivän avaruuden missä tahansa kohdassa ja sen pinnalla havaitaan magneettisten voimien vaikutus. Toisin sanoen maapalloa ympäröivään tilaan syntyy magneettikenttä.Maan magneettiset ja maantieteelliset navat eivät täsmää toistensa kanssa. Pohjoinen magneettinen napa N sijaitsee eteläisellä pallonpuoliskolla, lähellä Etelämantereen rannikkoa ja eteläistä magneettinapaaSsijaitsee pohjoisella pallonpuoliskolla, lähellä Victoria Islandin (Kanada) pohjoisrannikkoa. Molemmat navat liikkuvat (drift) jatkuvasti maan pinnalla noin 5 nopeudella 0 vuodessa magneettikentän synnyttävien prosessien vaihtelevuuden vuoksi. Lisäksi magneettikentän akseli ei kulje Maan keskustan läpi, vaan jää siitä 430 km jäljessä. Maan magneettikenttä ei ole symmetrinen. Johtuen siitä, että magneettikentän akseli kulkee vain 11,5 kulmassa 0 planeetan pyörimisakseliin, voimme käyttää kompassia.

Kuva 8

Ihanteellisessa ja hypoteettisessa oletuksessa, jossa maapallo olisi yksin ulkoavaruus, planeetan magneettikentän voimalinjat sijaitsivat samalla tavalla kuin tavallisen magneetin voimalinjat koulun fysiikan oppikirjasta, ts. symmetristen kaarien muodossa, jotka ulottuvat etelänavasta pohjoiseen (Kuva 8) Viivan tiheys (magneettikentän voimakkuus) pienenisi etäisyyden mukaan planeetalta. Itse asiassa Maan magneettikenttä on vuorovaikutuksessa Auringon magneettikenttien, planeettojen ja Auringon runsaasti lähettämien varautuneiden hiukkasten virtojen kanssa. (kuva 9)

Kuva 9

Jos itse Auringon ja vielä enemmän planeettojen vaikutus voidaan jättää huomiotta syrjäisyyden vuoksi, et voi tehdä tätä hiukkasvirroilla, muuten - aurinkotuulella. Aurinkotuuli on noin 500 km/s nopeudella ryntäävä hiukkasvirta, jonka säteilevät aurinkoinen ilmapiiri. Auringonpurkaushetkellä sekä suurien pisteiden ryhmän muodostuessa Auringon pinnalle maapallon ilmakehää pommittavien vapaiden elektronien määrä kasvaa jyrkästi. Tämä johtaa Maan ionosfäärissä virtaavien virtojen häiriöön ja tästä johtuen tapahtuu muutos Maan magneettikentässä. On magneettisia myrskyjä. Tällaiset virtaukset synnyttävät vahvan magneettikentän, joka on vuorovaikutuksessa Maan kentän kanssa ja muuttaa sitä voimakkaasti. Magneettikentän ansiosta. Maa pitää aurinkotuulen vangitut hiukkaset niin sanotuilla säteilyvyöhykkeillä ja estää niitä pääsemästä maan ilmakehään ja vielä enemmän pintaan. Aurinkotuulen hiukkaset olisivat erittäin haitallisia kaikille eläville olennoille. Mainittujen kenttien vuorovaikutuksessa muodostuu raja, jonka toisella puolella on häiriintynyt (ulkoisista vaikutuksista johtuville muutoksille alttiina) aurinkotuulen hiukkasten magneettikenttä, toisella - Maan häiriintynyt kenttä. Tätä rajaa tulisi pitää Maan lähiavaruuden rajana, magnetosfäärin ja ilmakehän rajana. Tämän rajan ulkopuolella ulkoisten magneettikenttien vaikutus vallitsee. Auringon suunnassa maapallon magnetosfääri litistyy aurinkotuulen hyökkäyksen alla ja ulottuu vain 10 planeetan säteeseen. Päinvastaisessa suunnassa venymä on jopa 1000 maan sädettä.

FROM poistumassa maapallon geomagneettisesta kentästä.

Maan oma magneettikenttä(geomagneettinen kenttä) voidaan jakaa kolmeen seuraavaan pääosaan.

O Maan päämagneettikenttä, joka kokee hitaita ajallisia muutoksia (maallisia vaihteluita) jaksoissa 10-10 000 vuotta, keskittyen väliajoin10-20, 60-100, 600-1200 ja 8000 vuotta. Jälkimmäinen liittyy dipolin magneettisen momentin muutokseen kertoimella 1,5–2.

M Maailman anomaliat - poikkeamat vastaavasta dipolista jopa 20 % intensiteetistäerilliset alueet, joiden ominaiskoko on enintään 10 000 km. Nämä epänormaalit kentätkokea maallisia vaihteluita, jotka johtavat muutoksiin ajan mittaan monien vuosien ja vuosisatojen aikana. Esimerkkejä poikkeavuuksista: Brasilialainen, Kanadalainen, Siperialainen, Kursk. Maallisten vaihtelujen aikana maailman poikkeavuudet siirtyvät, hajoavat jailmaantua uudelleen. Matalilla leveysasteilla esiintyy länsisuuntaista pituutta ja nopeutta0,2 astetta vuodessa.

M ulkokuoren paikallisten alueiden magneettikentät, joiden pituus on alkaenuseista satoihin kilometreihin. Ne johtuvat maapallon ylemmän kerroksen kivien magnetoitumisesta, jotka muodostavat maankuoren ja lähellä pintaa. Yksitehokkain - Kurskin magneettinen anomalia.

P Maan väliaikainen magneettikenttä (kutsutaan myös ulkoiseksi) määräytyylähteet maanpinnan ulkopuolella sijaitsevien virtajärjestelmien muodossa jahänen ilmapiirissään. Tällaisten kenttien ja niiden muutosten pääasialliset lähteet ovat Auringosta tulevan magnetisoidun plasman korpuskulaariset virtaukset, jotka tulevat aurinkotuulen mukana ja muodostavat Maan magnetosfäärin rakenteen ja muodon.

Siksi: Maa on kokonaisuudessaan valtava pallomainen magneetti.

Missä tahansa pisteessä Maata ympäröivässä avaruudessa ja sen pinnalla havaitaan magneettisten voimien vaikutus. pohjoinen magneettinapaNS. sijaitsee pohjoisella pallonpuoliskolla, lähellä Victoria Islandin (Kanada) pohjoisrannikkoa. Molemmat navat liikkuvat (toimivat) jatkuvasti maan pinnalla.

Lisäksi magneettikentän akseli ei kulje Maan keskustan läpi, vaan jää siitä 430 km jäljessä. Maan magneettikenttä ei ole symmetrinen. Koska magneettikentän akseli kulkee vain 11,5 asteen kulmassa planeetan pyörimisakseliin nähden, voimme käyttää kompassia.

Osa 3. Hypoteesit ja astrofysikaaliset teoriat Maan magneettikentän alkuperästä

Hypoteesi 1.

M Hydromagneettinen dynamomekanismi

Maan magneettikentän havaitut ominaisuudet ovat yhdenmukaisia ​​sen mekanismin aiheuttaman esiintymisen käsitteen kanssahydromagneettinen dynamo. Tässä prosessissa alkuperäinen magneettikenttä vahvistuusähköä johtavan aineen liikkeiden (yleensä konvektiivisten tai turbulenttien) seurauksena planeetan nestemäisessä ytimessä. Aineen lämpötilassauseita tuhansia kelvinejä sen johtavuus on riittävän korkea mahdollistaakseen konvektiiviset liikkeet,Jopa heikosti magnetoidussa väliaineessa esiintyvä voi herättää muuttuvia sähkövirtoja, jotka voivat sähkömagneettisen induktion lakien mukaisesti luoda uusia magneettikenttiä. Näiden kenttien vaimennus synnyttää joko lämpöenergiaa(Joulen lain mukaan) tai johtaa uusien magneettikenttien syntymiseen. ATLiikkeiden luonteesta riippuen nämä kentät voivat joko heikentää tai vahvistaa alkukenttiä. Kentän vahvistamiseksi riittää tietty liikkeiden epäsymmetria.Tällä tavalla, välttämätön edellytys hydromagneettinen dynamo on läsnäololiikkeet johtavassa väliaineessa, ja riittävä - väliaineen sisäisten virtausten tietyn epäsymmetrian (kierteisyyden) läsnäolo. Kun nämä ehdot täyttyvät, vahvistusprosessi jatkuu, kunnes häviöt kasvavat virran voimakkuuden kasvaessaJoulen lämpö ei tasapainota tulevaa energiaahydrodynaamisten liikkeiden vuoksi.

Dynamoefekti - itseherätys ja ylläpito paikallaan olevassa tilassamagneettikentät, jotka johtuvat johtavan nesteen tai kaasuplasman liikkeestä. Hänenmekanismi on samanlainen kuin sähkövirran ja magneettikentän luominen dynamossaitsekiihotuksella. Dynamovaikutus liittyy oman alkuperänsäMaan ja planeettojen auringon magneettikentät sekä niiden paikalliset kentät, esimerkiksi kentätpaikkoja ja aktiivisia alueita.

Hypoteesi 2.

AT Pyörivä hydrosfääri Maan magneettikentän mahdollisena lähteenä.

Tämän hypoteesin kannattajat ehdottavat, että Maan magneettikentän alkuperän ongelma ja kaikki senyllä olevat ominaisuudet, voisi löytää ratkaisunsa yhden perusteellamalli, joka selvittää, miten maan magnetismin lähde liittyyhydrosfääri. He uskovat, että tämän yhteyden todistavat monet tosiasiat. Ensinnäkin edellä mainittu magneettiakselin "vino" on, että se on kallistettu jasiirtynyt sivuun Tyyni valtameri; samalla se sijaitsee lähes symmetrisesti maailman valtameren vesialueeseen nähden.Kaikki sanoo senitse merivesi liikkeessä synnyttää magneettikentän.On sanottava, että tämä käsite on yhdenmukainen paleomagneettisten tutkimusten tietojen kanssa, jotka tulkitaan todisteeksi toistuvasta magneettinapojen vaihdosta.

Magneettikentän heikkeneminen johtuu sivilisaation aktiivisuudesta, mikä johtaa globaaliin happamoitumiseen ympäristöön pääasiassa siihen kertymisen kautta hiilidioksidi. Tällainen sivilisaation toiminta, ottaen huomioon edellä mainitut, voi olla sille itsetuhoista.

Hypoteesi 3

Z Maa tasavirtamoottorina, jossa on itseherätys

Aurinko

Riisi. 10 Auringon ja maan vuorovaikutuskaavio:

(-) - varautuneiden hiukkasten virtaus;

1s - aurinkovirta;

1z - Maan pyöreä virta;

Мв on Maan pyörimishetki;

w on maan kulmanopeus;

Fz on Maan kentän luoma magneettivuo;

Fs on aurinkotuulen virran tuottama magneettivuo.

Maahan verrattuna aurinkotuuli on varautuneiden hiukkasten virta, joka kulkee vakiosuunnassa, ja tämä ei ole muuta kuin sähkövirtaa. Virran suunnan määritelmän mukaan se on suunnattu negatiivisesti varautuneiden hiukkasten liikettä vastakkaiseen suuntaan, ts. maasta aurinkoon.

Harkitse aurinkovirran vuorovaikutusta maan virittyneen magneettikentän kanssa. Vuorovaikutuksen seurauksena Maahan vaikuttaa vääntömomentti M 3 osoittaa maan pyörimissuuntaan. Maapallo siis käyttäytyy aurinkotuulen suhteen samalla tavalla kuin itseherättyvä tasavirtamoottori. Energian lähde (generaattori) on tässä tapauksessa aurinko.

Maan nykyinen arkki määrää suurelta osin sähköisten prosessien kulun ilmakehässä (ukkosmyrskyt, napavalot, Pyhän Elmon tulipalot). On havaittu, että tulivuorenpurkausten aikana ilmakehän sähköiset prosessit aktivoituvat merkittävästi.

Yllä olevasta seuraa: Maan magneettikentän lähdettä ei ole vielä selvitetty tieteellä, joka käsittelee vain tältä osin esitettyjen hypoteesien runsautta.

Hypoteesin pitäisi ennen kaikkea selittää Maan magneettikentän komponentin alkuperä, koska planeetta käyttäytyy kuin kestomagneetti, jolla on pohjoinen magneettinapa lähellä maantieteellistä etelänapa ja päinvastoin.

Nykyään hypoteesi Maan ytimen ulkoosassa virtaavista pyörteisistä sähkövirroista, joka paljastaa joitain nesteen ominaisuuksia, on lähes yleisesti hyväksytty. On laskettu, että vyöhyke, jossa "dynamo"-mekanismi toimii, sijaitsee 2,25-0,3 etäisyydellä Maan säteestä.

Osa 4. Yleiskatsaus aurinkokunnan planeetoista, joissa on magneettikenttä

Tällä hetkellä hypoteesi pyörteisistä sähkövirroista, jotka virtaavat planeetan ytimen ulkoosassa, jossa on joitain nesteen ominaisuuksia, on lähes yleisesti hyväksytty.

Maa ja kahdeksan muuta planeettaa kiertävät Auringon. (Kuva 11) Se on yksi 100 miljardista tähdestä, jotka muodostavat galaksimme.

Kuva 11 Aurinkokunnan planeetat

Kuva 12 Mercury

korkea tiheys Merkurius johtaa siihen johtopäätökseen, että planeetalla on rauta-nikkeliydin. Emme tiedä, onko Merkuriuksen ydin tiheä vai, kuten maapallo, tiheän ja nestemäisen aineen seos. Elohopealla on erittäin merkittävä magneettikenttä, mikä viittaa siihen, että se jättää ohuen kerroksen sulaa materiaalia, mahdollisesti raudan ja rikin yhdistelmää, joka ympäröi tiheää ydintä.

Tämän nestemäisen pintakerroksen sisällä olevat virrat selittävät magneettikentän alkuperän. Ilman planeetan nopean pyörimisen vaikutusta ytimen nestemäisen osan liike olisi kuitenkin liian pieni selittämään näin voimakasta magneettikenttää. Magneettikenttä osoittaa, että olemme kohdanneet ytimen "jäännösmagnetismin", joka on "jäätynyt" ytimeen sen jähmettymisen aikana.

Venus

Venuksen tiheys on vain hieman pienempi kuin Maan tiheys. Tästä seuraa, että sen ydin vie noin 12% planeetan kokonaistilavuudesta ja ytimen ja vaipan välinen raja sijaitsee noin puolivälissä keskustasta pintaan. Venuksella ei ole magneettikenttää, joten vaikka osa sen ytimestä olisi nestemäistä, meidän ei pitäisi odottaa magneettikentän kehittyvän sen sisällä, koska se pyörii liian hitaasti synnyttääkseen tarvittavia virtauksia.

Kuva 13 Maa

Maan voimakas magneettikenttä syntyy nestemäisen ulkoytimen sisältä, jonka tiheys viittaa siihen, että se koostuu sulasta raudan ja vähemmän tiheän alkuaineen, rikin, seoksesta. Kiinteä sisäydin on pääosin rautaa ja sisältää muutaman prosentin nikkeliä.

Mars

merimies 4 osoitti, että Marsissa ei ole voimakasta magneettikenttää, ja siksi planeetan ydin ei voi olla nestemäinen. Kuitenkin milloinMars Maailmanlaajuinen katsastaja Lähestyi planeettaa 120 km:n etäisyydellä, kävi ilmi, että joillakin Marsin alueilla on vahva jäännösmagnetismi, joka on mahdollisesti säilynyt aikaisemmista ajoista, jolloin planeetan ydin oli nestemäistä ja saattoi luoda voimakkaan magneettikentän.merimies 4 osoitti, että Marsissa ei ole voimakasta magneettikenttää, ja siksi planeetan ydin ei voi olla nestemäinen.

Kuva 14 Jupiter

Jupiterin ytimen pitäisi olla pieni, mutta todennäköisesti sen massa on 10-20 kertaa Maan massa. Me emme tiedä Jupiterin ytimen kivisten materiaalien tilaa. Niiden pitäisi todennäköisesti olla sulaa, mutta valtava paine voi tehdä niistä kiinteän.

Jupiterilla on voimakkain magneettikenttä kaikista aurinkokunnan planeetoista. Se ylittää Maan magneettikentän tehon 20 000 tuhannella. Jupiterin magneettikenttä on kallistettu 9,6 astetta planeetan pyörimisakseliin nähden, ja se syntyy konvektiosta paksussa metallivetykerroksessa.

Kuva 15 Saturnus

Saturnuksen sisäinen rakenne on verrattavissa muiden jättiläisplaneettojen sisäiseen rakenteeseen. Saturnuksen magneettikenttä on 600 kertaa voimakkaampi kuin maan magneettikenttä. Tämä on eräänlainen muunnelma Jupiterin kentästä. Saturnuksella esiintyy samoja revontulia. Niiden ainoa ero Jupiteriin on, että ne ovat täsmälleen samat planeetan pyörimisakselin kanssa. Kuten Jupiterin kenttä, Saturnuksen magneettikenttä syntyy konvektioprosesseista, jotka tapahtuvat metallisen vetykerroksen sisällä.

Kuva 16 Uranus

Uranuksella on lähes sama tiheys kuin Jupiterilla. Kivinen keskusydin on todennäköisesti noin 8 miljoonan ilmakehän paineen alaisena ja sen lämpötila on 8000 astetta 0 . Uranuksella on voimakas magneettikenttä, noin 50 kertaa suurempi kuin maan magneettikenttä. Magneettikenttä on kallistettu suhteessa planeetan pyörimisakseliin 59 asteen kulmassa 0 , jonka avulla voit määrittää sisäisen pyörimisnopeuden. Uranuksen magneettikentän symmetriakeskus sijaitsee noin kolmanneksella etäisyydellä planeetan keskustasta sen pintaan. Tämä viittaa siihen, että magneettikenttä syntyy konvektiovirroista planeetan sisäisen rakenteen jäisen osan sisällä.

Kuva 17 Neptunus

Sisäinen rakenne on hyvin samanlainen kuin Uranus. Neptunuksen magneettikenttä on noin 25 kertaa suurempi kuin Maan magneettikenttä ja 2 kertaa heikompi kuin Uranuksen magneettikenttä. Kuin hän. Se on kallistettu 47 asteen kulmaan planeetan pyörimisakseliin nähden. Näin ollen voidaan sanoa, että Neptunuksen kenttä syntyi kerroksiin virtaavien konvektioiden seurauksena nestemäistä jäätä. Tässä tapauksessa magneettikentän symmetriakeskus sijaitsee melko kaukana planeetan keskustasta, puolivälissä keskustasta pintaan.

Pluto

Meillä on konkreettista tietoa Pluton sisäisestä rakenteesta. Tiheys viittaa siihen, että jäisen vaipan alla on todennäköisesti kivinen ydin, johon on keskittynyt noin 70% planeetan massasta. On täysin mahdollista, että kivisydämen sisällä on myös rauhasydin.

Ymmärtäminen, että Plutolla on yhteisiä ominaisuuksia monien Kuiper-vyön objektien kanssa, on saanut monet tutkijat uskomaan, että Plutoa ei pitäisi pitää planeetana, vaan se pitäisi luokitella toiseksi Kuiper-vyön objektiksi. Kansainvälinen tähtitieteellinen liitto lopetti nämä kiistat: historiallisen ennakkotapauksen perusteella Plutoa pidetään edelleen planeetana lähitulevaisuudessa.

Taulukko 1-"Planeettojen tärkeimmät tähtitieteelliset ominaisuudet".

T Miten päädyimme johtopäätökseen: sellainen kriteeri kuin magneettikenttä on aurinkokunnan planeettojen merkittävä tähtitieteellinen ominaisuus.Suurin osa aurinkokunnan planeetoista (taulukko 1) on jossain määrin magneettisiakentät. Dipolimagneettisen momentin mukaan laskevassa järjestyksessä Jupiter on ensimmäisellä sijalla jaSaturnus, jota seuraavat Maa, Merkurius ja Mars, ja niiden momenttien arvo suhteessa Maan magneettiseen momenttiin on 20 000.500.1.3/5000 3/10000.

Osa 5. Magneettikentän rooli elämän olemassaolossa ja kehityksessä maapallolla

Maan magneettikenttä heikkenee ja tämä muodostaa vakavan uhan koko planeetan elämälle.Tutkijoiden mukaan tämä prosessi alkoi noin 150 vuotta sitten ja vuonna viime aikoina kiihdytetty. VastaanottajaTähän mennessä planeetan magneettikenttä on heikentynyt jo noin 10-15 %.

Tämän prosessin aikana tiedemiesten mukaan planeetan magneettikenttä heikkenee vähitellenkäytännössä katoaa ja ilmestyy sitten uudelleen, mutta sillä on päinvastainen napaisuus.

Kompassin neulat, jotka aiemmin osoittivat pohjoisnavalle, alkavat osoittaa eteläänmagneettinapa, joka korvataan pohjoisella. Huomaa, että puhumme magneettisestaei maantieteellisistä napoista.

Magneettikentällä on erittäin tärkeä rooli maapallon elämässä: toisaalta se suojaaplaneetta Auringosta ja avaruuden syvyyksistä lentävästä varautuneiden hiukkasten virrasta, ja toisaalta se palveleekuin liikennemerkki vuosittain muuttaville eläville olennoille. Mitä tapahtuu, jos tämäkenttä katoaa, kukaan ei voi ennustaa tarkasti, huomauttaaTheUusiYorkAjat.

Voidaan olettaa, että vaikka napojen vaihtuminen tapahtuu, paljon sekä taivaassa että maan päällä,menee pilalle. Napojen vaihto voi aiheuttaa onnettomuuksia suurjännitelinjoilla, satelliittien toimintahäiriöitä, ongelmia astronauteille. Napaisuuden vaihto johtaa merkittäviinotsoniaukojen laajeneminen ja revontulet ilmestyvät päiväntasaajalle.

Eläimet, jotka navigoivat "luonnollisten" kompassien avulla, kohtaavat vakavia ongelmia.Kalat, linnut ja eläimet menettävät suuntautumisensa eivätkä tiedä mihin suuntaan vaeltaa.

Joidenkin asiantuntijoiden mukaan pienemmillä veljillämme ei kuitenkaan ehkä oletällaisia ​​tuhoisia ongelmia. Napojen siirtäminen vie noin tuhat vuotta.Asiantuntijat uskovat, että eläimet suuntautuivat maan magneettisia voimalinjoja pitkin,he pystyvät sopeutumaan ja selviytymään.

Vaikka napojen lopullinen kääntyminen tapahtuu todennäköisesti satojen vuosien kuluttua,tämä prosessi vahingoittaa jo satelliitteja. Viimeinen kerta, kuten uskotaan, tällainen kataklysmitapahtui 780 tuhatta vuotta sitten.

Näin ollen: aikoina, jolloin maapallolla ei ole magneettikenttää, sen suojaava säteilysuoja katoaa. Merkittävä (useita kertoja) lisäys säteilytausta voi vaikuttaa merkittävästi biosfääriin.

Johtopäätös

Magneettikentän tutkimuksen ongelma on erittäin tärkeä, koska.Aikakausina, jolloin maapallolla ei ole magneettikenttää, sen suojaava säteilysuoja katoaa. Merkittävä (useita kertoja) säteilytaustan lisääntyminen voi vaikuttaa merkittävästi biosfääriin: joidenkin organismiryhmien on kuoltava sukupuuttoon, muun muassa mutaatioiden määrä voi lisääntyä jne. Ja jos otetaan huomioon Auringon purkaukset, ts. valtavat voimaräjähdykset Auringossa, jotka purkavat äärimmäisen voimakkaita kosmisten säteiden virtoja, niin on pääteltävä, että Maan magneettikentän katoamisen aikakaudet ovat aikoja, joilla on katastrofaalinen vaikutus kosmoksesta peräisin olevaan biosfääriin.

Magneettikenttä on aineen erityinen muoto, jonka kautta tapahtuu vuorovaikutusta liikkuvien sähköisesti varautuneiden hiukkasten välillä.

Magneettikentän tärkeimmät ominaisuudet:

a) Magneettikenttä syntyy sähkövirrasta (liikkuvasta varauksesta).

b) Magneettikenttä havaitaan vaikutuksesta virtaan (liikkuvat varaukset),

Magneettikentällä on tunnusomaista:

a) Magneettinen induktio B on magneettikentän päätehoominaisuus.b) Magneettikentän voimakkuus H on apusuure.

Graafisesti magneettikenttä on kuvattu käyttämällä magneettisen induktion viivoja.

Tutkituin on Maan magneettikenttä. Missä tahansa pisteessä Maata ympäröivässä avaruudessa ja sen pinnalla havaitaan magneettisten voimien vaikutus. pohjoinen magneettinapaNsijaitsee eteläisellä pallonpuoliskolla, lähellä Etelämantereen rannikkoa ja eteläistä magneettinapaaS. sijaitsee pohjoisella pallonpuoliskolla, lähellä Victoria Islandin (Kanada) pohjoisrannikkoa. Molemmat navat liikkuvat (toimivat) jatkuvasti maan pinnalla. Lisäksi magneettikentän akseli ei kulje Maan keskustan läpi, vaan jää siitä 430 km jäljessä. Maan magneettikenttä ei ole symmetrinen. Koska magneettikentän akseli kulkee vain 11,5 asteen kulmassa planeetan pyörimisakseliin nähden, voimme käyttää kompassia.

Maan magneettikentän lähdettä ei ole vielä selvitetty tieteellä, joka käsittelee vain lukuisia tältä osin esitettyjä hypoteeseja. Hypoteesin tulisi ennen kaikkea selittää Maan magneettikentän komponentin alkuperä, koska johon planeetta käyttäytyy kuin kestomagneetti, jolla on pohjoinen magneettinapa lähellä maantieteellistä etelänapa ja päinvastoin. Nykyään hypoteesi Maan ytimen ulkoosassa virtaavista pyörteisistä sähkövirroista, joka paljastaa joitain nesteen ominaisuuksia, on lähes yleisesti hyväksytty. On laskettu, että vyöhyke, jossa "dynamo"-mekanismi toimii, sijaitsee 2,25-0,3 etäisyydellä Maan säteestä.On huomattava, että hypoteesit, jotka selittävät planeettojen magneettikentän alkuperän mekanismia, ovat melko ristiriitaisia, eikä niitä ole toistaiseksi vahvistettu.

Suurin osa aurinkokunnan planeetoista on jossain määrin magneettisia.kentät. Olemme keränneet eri lähteistä ja systematisoineet tietoa aurinkokunnan eri planeettojen ominaisuuksista. Näillä tiedoilla täydensimme yleisesti hyväksyttyä taulukkoa "Planeettojen tähtitieteelliset perusominaisuudet". Uskomme, että kriteeri "magneettikenttä" on yksi aurinkokunnan planeettojen johtavista ominaisuuksista. Dipolimagneettisen momentin mukaan laskevassa järjestyksessä Jupiter on ensimmäisellä sijalla jaSaturnus, jota seuraavat Maa, Merkurius ja Mars, ja suhteessa Maan magneettiseen momenttiin niiden momenttien arvo on 20 000, 500, 1, 3/5000, 3/10 000 ..

6. Tutkimuksen teoreettinen merkitys on siinä, että:

1) systematisoitu materiaali Maan magneettikentästä ja aurinkokunnan planeetoista;

2) Aurinkokunnan planeettojen magneettikentän johtavat fyysiset ominaisuudet on täsmennetty ja taulukkoa "Planeettojen tähtitieteelliset perusominaisuudet" on täydennetty tiedoilla aurinkokunnan magneettikentistä;

Lisäksi aiheen "Aurinkokunnan planeettojen magneettikenttä" teoreettinen merkitys antoi minulle mahdollisuuden laajentaa fysiikan ja tähtitieteen tietämystäni

Käytetyt kirjat

1 .Govorkov VA Sähkö- ja magneettikentät. "Energia", M, 1968 - 50 s.

2. David Rothery Planets, Fair-Press”, M, 2005 – 320s.

3 .Tamm IE Virtauksista ionosfäärissä, mikä aiheuttaa vaihteluita maan magneettikentässä. Tieteellisten julkaisujen kokoelma, osa 1, “Nauka”, M., 1975 – 100s.

4. Yanovsky B. M. Terrestrial magnetismi. "Leningradin yliopiston kustantamo". Leningrad, 1978-75s.

PSovellus

Thesaurus

G ydinjättiläiset - kaksi suurinta jättiläisplaneettaa (Jupiter ja Saturnus), joilla on syvempi ulompi kaasukerros kuin kahdella muulla jättiläisplaneetalla.

G jättiläisplaneetat - neljä suurinta aurinkokunnan ulkoalueella sijaitsevaa planeettaa (Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus), joiden massa on kymmeniä tai satoja kertoja Maan massasta ja joilla ei ole kiinteää pintaa.

Vastaanottaja oiper vyö - aurinkokunnan alue, joka sijaitsee Neptunuksen kiertoradan takana 30-50.a.u etäisyydellä. Auringosta, jota asustavat pienet, planeetan alikokoiset jäiset esineet, kutsutaan Kuiperin vyön esineiksi (poikkeuksena Pluto ja sen satelliitti Charon, jotka ovat tämän alueen suurimpia kappaleita). Kuiperin vyön olemassaolon ennustivat teoriassa Kenneth Edgeworth (1943) ja Edgeworth-Kopeyre (tai levy), jossa olevia esineitä kutsutaan Kuiperin vyön esineiksi tai Edgeworth-Kopeyre-objekteiksi.

Vastaanottaja ora - kiinteän planeettakappaleen ulompi, kemiallinen kerros, joka eroaa muista. Maanpäällisillä planeetoilla kuori on kivinen ja sisältää enemmän matalatiheyksisiä alkuaineita kuin alla oleva vaippa. Jääsatelliiteilla tai niitä vastaavilla kappaleilla K. (missä se on) on rikkaampi suoloista ja lentävä jää kuin alla oleva jäävaippa.

L yksiköitä- tätä termiä käytetään joskus viittaamaan jäätyneeseen veteen, mutta se voi tarkoittaa myös muita jäätyneitä haihtuvia aineita (metaani, ammoniakki, hiilimonoksidi, hiilidioksidi ja typpi - joko yksittäin tai yhdistelmänä).

M Anthia- koostumukseltaan erinomainen kivi, joka sijaitsee kiinteän planeettakappaleen ytimen ulkopuolella. Maan tyyppisillä planeetoilla on kiviplaneettoja, jäisillä satelliiteilla jäisiä. Joissain tapauksissa ulompi kiinteä kemiallinen kivi on hieman erilainen kuin itse M. Tässä tapauksessa sitä kutsutaan kuoreksi.

P planeetta on yksi suurista esineistä, jotka pyörivät auringon (tai toisen tähden) ympärillä. Yhdeksää kappaletta (Mercurius, Venus, Pluto) kutsutaan aurinkokuntamme P.:ksi. Tarkkaa määritelmää on mahdotonta antaa, koska Pluto on ilmeisesti poikkeuksellisen suuri Kuiper-vyön objekti (useimmat näistä kohteista ovat liian pieniä, jotta niitä voitaisiin pitää P.:na), kun taas jotkut P.:n satelliitit koostaan, koostumuksestaan ​​ja muista ominaisuuksistaan niitä voisi kutsua P.

P maanpäälliset planeetat- Maa ja vastaavat taivaankappaleet (joissa on rautapitoinen ydin ja kivinen pinta) Tällaisia ​​planeettoja ovat Merkurius, Venus ja Mars. Niihin kuuluvat myös Kuu ja suuri Jupiterin satelliitti Io.

P taantuma - Maan pyörimisakselin hidas liike pyöreää kartiota pitkin akselin kanssa, kulma on 23-27 astetta.

Täydellisen vallankumouksen aika on noin 26 tuhatta vuotta. P.:n seurauksena taivaan päiväntasaajan sijainti muuttuu; kevät- ja syyspäiväntasausten pisteet Auringon kuparin vuotuiseen liikkeeseen 50,24 sekuntia vuodessa; plus maailma liikkuu tähtien välillä; tähtien ekvatoriaaliset koordinaatit muuttuvat jatkuvasti.

P pyörivä liike - käännökset tai kierrokset vastapäivään katsottuna Pohjoisnapa Aurinko (tai Maa). Jos puhumme satelliiteista, kiertoradan liikettä pidetään etenevänä, jos se osuu yhteen planeetan pyörimissuunnan kanssa. Suurin osa aurinkokunnassa tapahtuvista liikkeistä on edistyksellistä.

R retrogradinen liike - kierros tai kierto, joka on suunnattu myötäpäivään Auringon (tai Maan) pohjoisnavalta katsottuna. Se on prograde-liikkeen vastakohta. Jos puhumme satelliiteista, jos se on päinvastainen planeetan pyörimissuuntaan nähden.

FROM aurinko- järjestelmä - Sun ja siihen painovoimaisesti liitetyt kappaleet (eli planeetat, niiden satelliitit, asteroidit, Kuiper-vyöhykkeen kohteet, komeetat jne.).

minä piirtää - planeettakappaleen tiheä sisäalue, joka eroaa koostumukseltaan muusta planeettasta. Ya makaa vaipan alla. I. maanpäälliset planeetat ovat runsaasti rautaa. Suurilla jäisillä satelliiteilla ja jättiläisplaneetoilla on kivisydämiä, joiden sisällä saattaa olla rautapitoisia ytimiä.

Muinaisista ajoista lähtien on tiedetty, että magneettinen neula, joka pyörii vapaasti pystyakselin ympäri, on aina asennettu tiettyyn paikkaan maan päällä tiettyyn suuntaan (jos sen lähellä ei ole magneetteja, johtimia virtalla, rautaesineitä) . Tämä tosiasia selittyy sillä, että maan ympärillä on magneettikenttä ja magneettinen neula on asetettu magneettisia viivoja pitkin. Tämä on perusta kompassin käytölle (kuva 115), joka on vapaasti pyörivä magneettinen neula akselilla.

Riisi. 115. Kompassi

Havainnot osoittavat, että Maan pohjoismaista maantieteellistä napaa lähestyttäessä Maan magneettikentän magneettiviivat kallistuvat suuremmassa kulmassa horisonttiin nähden ja noin 75° pohjoisesta leveysasteesta ja 99° läntisestä pituusasteesta muuttuvat pystysuoraksi ja tulevat maan pinnalle (kuva 1). . 116). Tässä tällä hetkellä Maan eteläinen magneettinapa, se on poistettu pohjoisesta maantieteellisestä napasta noin 2100 km.

Riisi. 116. Maan magneettikentän magneettiviivat

Maan magneettinen pohjoisnapa sijaitsee lähellä eteläistä maantieteellistä napaa, nimittäin 66,5 ° eteläistä leveyttä ja 140 ° itäistä pituutta. Täällä Maan magneettikentän magneettiviivat tulevat ulos maasta.

Tällä tavalla, Maan magneettiset navat eivät vastaa maantieteellisiä napoja. Tässä suhteessa magneettineulan suunta ei ole sama kuin maantieteellisen pituuspiirin suunta. Siksi kompassin magneettinen neula osoittaa vain suunnilleen pohjoisen suunnan.

Joskus yhtäkkiä tulee ns magneettisia myrskyjä, lyhytaikaiset muutokset Maan magneettikentässä, jotka vaikuttavat suuresti kompassin neulaan. Havainnot osoittavat, että magneettisten myrskyjen ilmaantuminen liittyy auringon aktiivisuuteen.

a - Auringossa; b - maan päällä

Auringon lisääntyneen aktiivisuuden aikana varautuneiden hiukkasten, elektronien ja protonien virrat sinkoutuvat Auringon pinnalta maailmanavaruuteen. Liikkuvien varautuneiden hiukkasten synnyttämä magneettikenttä muuttaa Maan magneettikenttää ja aiheuttaa magneettisen myrskyn. Magneettiset myrskyt ovat lyhytaikainen ilmiö.

Käytössä maapallo on alueita, joilla magneettineulan suunta poikkeaa jatkuvasti Maan magneettiviivan suunnasta. Tällaisia ​​alueita kutsutaan alueiksi. magneettinen anomalia(käännetty latinasta "poikkeama, poikkeavuus").

Yksi suurimmista magneettisista poikkeavuuksista on Kurskin magneettinen anomalia. Syynä tällaisiin poikkeamiin ovat valtavat rautamalmiesiintymät suhteellisen matalalla syvyydellä.

Maan magnetismia ei ole vielä täysin selitetty. On vain todettu, että suuri rooli Maan magneettikentän muuttamisessa on erilaisilla sähkövirroilla, jotka virtaavat sekä ilmakehässä (erityisesti sen ylemmissä kerroksissa) että maankuoressa.

Maan magneettikentän tutkimukseen kiinnitetään paljon huomiota keinotekoisten satelliittien ja avaruusaluksia.

On todettu, että Maan magneettikenttä suojaa luotettavasti Maan pintaa kosmiselta säteilyltä, jonka vaikutus eläviin organismeihin on tuhoisa. Kosmisen säteilyn koostumus sisältää elektronien, protonien lisäksi muita hiukkasia, jotka liikkuvat avaruudessa suurilla nopeuksilla.

Planeettojen väliset lennot avaruusasemia ja avaruusalukset Kuuhun ja kuun ympärille mahdollistivat magneettikentän puuttumisen. Maahan toimitettujen kuun maaperän kivien voimakas magnetoituminen antaa tutkijoille mahdollisuuden päätellä, että miljardeja vuosia sitten Kuulla saattoi olla magneettikenttä.

Kysymyksiä

1. Kuinka selittää, että magneettinen neula on asetettu tiettyyn paikkaan maan päällä tiettyyn suuntaan?
2. Missä maan magneettiset navat sijaitsevat?
3. Kuinka osoittaa, että maan etelämagneettinen napa on pohjoisessa ja pohjoinen magneettinapa etelässä?
4. Mikä selittää magneettimyrskyjen ilmaantumisen?
5. Mitkä ovat magneettisen anomalian alueet?
6. Missä on alue, jolla on suuri magneettinen poikkeama?

Harjoitus 43

1. Miksi varastoissa pitkään makaavat teräskiskot muuttuvat hetken kuluttua magnetoituneiksi?
2. Miksi on kiellettyä käyttää magnetisoituja materiaaleja laivoissa, jotka on tarkoitettu tutkimusmatkoille maan magnetismin tutkimiseen?

Harjoittele

1. Valmistele raportti aiheesta "Kompassi, sen löytämisen historia".
2. Aseta tankomagneetti maapallon sisään. Tuloksena olevan mallin avulla tutustu Maan magneettikentän magneettisiin ominaisuuksiin.
3. Valmistele Internetin avulla esitys aiheesta "Kurskin magneettisen anomalian löytämisen historia".

Se on utelias...

Miksi planeetat tarvitsevat magneettikenttiä?

Tiedetään, että maapallolla on voimakas magneettikenttä. Maan magneettikenttä ympäröi maata lähellä olevan ulkoavaruuden alueen. Tätä aluetta kutsutaan magnetosfääriksi, vaikka sen muoto ei ole pallo. Magnetosfääri on maan uloin ja laajin kuori.

Maa on jatkuvasti aurinkotuulen - hyvin pienten hiukkasten (protonien, elektronien, sekä ytimien ja heliumionien jne.) - vaikutuksen alaisena. Auringon soihdutusten aikana näiden hiukkasten nopeus kasvaa jyrkästi, ja ne leviävät valtavia nopeuksia avaruudessa. Jos Auringossa välähtää, meidän pitäisi muutaman päivän kuluttua odottaa Maan magneettikentän häiriötä. Maan magneettikenttä toimii eräänlaisena kilpenä, joka suojaa planeettamme ja kaikkea sen elämää aurinkotuulen ja kosmisten säteiden vaikutuksilta. Magnetosfääri pystyy muuttamaan näiden hiukkasten liikerataa ohjaamalla ne planeetan napoihin. Napojen alueilla hiukkaset kerääntyvät sisään ylemmät kerrokset tunnelmaa ja herättää revontulien ja etelävalojen hämmästyttävän kauneuden. Tästä magneettimyrskyt syntyvät.

Kun aurinkotuulen hiukkaset tunkeutuvat magnetosfääriin, ilmakehä lämpenee, sen ylempien kerrosten ionisaatio tehostuu ja syntyy sähkömagneettista kohinaa. Tämä aiheuttaa häiriöitä radiosignaaleihin, virtapiikkejä, jotka voivat vahingoittaa sähkölaitteita.

Magneettiset myrskyt vaikuttavat myös säähän. Ne edistävät syklonien esiintymistä ja pilvisyyden lisääntymistä.

Monien maiden tutkijat ovat osoittaneet, että magneettiset häiriöt vaikuttavat eläviin organismeihin, kasvisten maailma ja ihmiseen itseensä. Tutkimukset ovat osoittaneet, että pahenemisvaiheet ovat mahdollisia ihmisillä, jotka ovat alttiita sydän- ja verisuonisairauksille, kun auringon aktiivisuus muuttuu. Saattaa olla verenpaineen laskua, sydämentykytystä, heikentynyttä sävyä.

Voimakkaimmat magneettiset myrskyt ja magnetosfäärihäiriöt tapahtuvat auringon aktiivisuuden kasvun aikana.

Onko aurinkokunnan planeetoilla magneettikenttä? Planeettojen magneettikentän olemassaolo tai puuttuminen selittyy niiden sisäisellä rakenteella.

Jättiplaneettojen vahvin magneettikenttä Jupiter ei ole vain suurin planeetta, vaan sillä on myös suurin magneettikenttä, joka ylittää Maan magneettikentän 12 000 kertaa. Jupiterin magneettikenttä, joka ympäröi sitä, ulottuu planeetan 15 säteen etäisyydelle (Jupiterin säde on 69 911 km). Saturnuksella, kuten Jupiterilla, on voimakas magnetosfääri metallisen vedyn ansiosta, joka on nestemäisessä tilassa Saturnuksen syvyyksissä. On uteliasta, että Saturnus on ainoa planeetta, jonka planeetan pyörimisakseli on käytännössä sama kuin magneettikentän akseli.

Tutkijat väittävät, että sekä Uranuksella että Neptunuksella on voimakkaat magneettikentät. Mutta tässä on mielenkiintoista: Uranuksen magneettinen akseli poikkeaa planeetan pyörimisakselista 59 °, Neptunus - 47 °. Tämä magneettisen akselin suuntaus suhteessa pyörimisakseliin antaa Neptunuksen magnetosfäärille melko alkuperäisen ja omituisen muodon. Se muuttuu jatkuvasti, kun planeetta pyörii akselinsa ympäri. Mutta Uranuksen magnetosfääri, kun se siirtyy pois planeetalta, kiertyy pitkäksi spiraaliksi. Tutkijat uskovat, että planeetan magneettikentässä on kaksi pohjoista ja kaksi eteläistä magneettinapaa.

Tutkimukset ovat osoittaneet, että Merkuriuksen magneettikenttä on 100 kertaa pienempi kuin Maan, kun taas Venuksen magneettikenttä on mitätön. Marsia tutkiessaan Mars-3- ja Mars-5-laitteet löysivät magneettikentän, joka on keskittynyt planeetan eteläiselle pallonpuoliskolle. Tutkijat uskovat, että tämä kentän muoto voi johtua planeetan jättimäisistä törmäyksistä.

Aivan kuten Maan, myös muiden aurinkokunnan planeettojen magneettikenttä heijastaa aurinkotuulta ja suojaa niitä Auringon radioaktiivisen säteilyn tuhoisilta vaikutuksilta.