3 octombrie 2016 la 12:40

Scuturi magnetice ale planetelor. Despre diversitatea surselor de magnetosfere din sistemul solar

• Știința populară,
• astronautică,
• Astronomie

6 din 8 planete ale sistemului solar au propriile lor surse de câmpuri magnetice care pot devia fluxurile de particule încărcate ale vântului solar. Volumul spațiului din jurul planetei, în interiorul căruia vântul solar deviază de la traiectorie, se numește magnetosfera planetei. În ciuda caracterului comun al principiilor fizice de generare a unui câmp magnetic, sursele de magnetism, la rândul lor, variază foarte mult pentru grupuri diferite planetele din sistemul nostru stelar.

Studiul diversității câmpurilor magnetice este interesant deoarece prezența unei magnetosfere este probabil o condiție importantă pentru apariția vieții pe o planetă sau satelitul ei natural.

fier și piatră

Pentru planetele terestre, câmpurile magnetice puternice sunt mai degrabă excepția decât regula. Planeta noastră are cea mai puternică magnetosferă din acest grup. Miezul solid al Pământului constă probabil dintr-un aliaj fier-nichel încălzit de degradarea radioactivă a elementelor grele. Această energie este transferată prin convecție în miezul exterior lichid către mantaua de silicat (). Până de curând, procesele convective termice din miezul exterior metalic erau considerate sursa principală a dinamului geomagnetic. Cu toate acestea, studii recente resping această ipoteză.

Interacțiunea magnetosferei planetei (în acest caz Pământul) cu vântul solar. Fluxurile vântului solar deformează magnetosferele planetelor, care arată ca o „coadă” magnetică puternic alungită îndreptată în direcția opusă față de Soare. „Coada” magnetică a lui Jupiter se întinde pe mai mult de 600 de milioane de km.

Se presupune că sursa magnetismului în timpul existenței planetei noastre ar putea fi o combinație complexă de diverse mecanisme de generare a unui câmp magnetic: inițializarea primară a câmpului de la o coliziune străveche cu un planetoid; convecția non-termică a diferitelor faze de fier și nichel în miezul exterior; eliberarea de oxid de magneziu din miezul exterior de răcire; influența mareelor ​​a Lunii și a Soarelui etc.

Intestinele „surorii” Pământului – Venus practic nu generează un câmp magnetic. Oamenii de știință încă se ceartă cu privire la motivele lipsei unui efect dinam. Unii dau vina pe rotația zilnică lentă a planetei pentru acest lucru, în timp ce alții obiectează că acest lucru ar fi trebuit să fie suficient pentru a genera un câmp magnetic. Cel mai probabil, materia se află în structura internă a planetei, care este diferită de pământ ().

Merită menționat că Venus are o așa-numită magnetosferă indusă creată de interacțiunea vântului solar și a ionosferei planetei.

Cel mai apropiat (dacă nu identic) de Pământ în ceea ce privește durata zilei siderale este Marte. Planeta se rotește în jurul axei sale în 24 de ore, la fel ca cei doi „colegi” ai gigantului descris mai sus, este formată din silicați și un sfert din miezul fier-nichel. Cu toate acestea, Marte este cu un ordin de mărime mai ușor decât Pământul și, conform oamenilor de știință, nucleul său s-a răcit relativ repede, astfel încât planeta nu are un generator dinam.

Structura internă a planetelor terestre din silicat de fier

Paradoxal, a doua planetă în grup de pământ, care se poate "lauda" cu propria sa magnetosfera este Mercur - cea mai mica si mai usoara dintre toate cele patru planete. Apropierea sa de Soare a predeterminat condițiile specifice în care s-a format planeta. Deci, spre deosebire de restul planetelor din grup, Mercur are o proporție relativă extrem de mare de fier față de masa întregii planete - o medie de 70%. Orbita sa are cea mai puternică excentricitate (raportul dintre punctul cel mai apropiat de Soare și cel mai îndepărtat al orbitei) dintre toate planetele din sistemul solar. Acest fapt, precum și apropierea lui Mercur de Soare, cresc efectul de maree asupra miezului de fier al planetei.

Schema magnetosferei lui Mercur cu diagrama de inducție magnetică suprapusă

Datele științifice obținute de nave spațiale sugerează că câmpul magnetic este generat de mișcarea metalului din miezul lui Mercur, topit de forțele de maree ale Soarelui. Momentul magnetic al acestui câmp este de 100 de ori mai slab decât cel al Pământului, iar dimensiunile sunt comparabile cu dimensiunea Pământului, nu în ultimul rând datorită influență puternică vântul solar.

Câmpurile magnetice ale Pământului și planetele gigantice. Linia roșie este axa de rotație zilnică a planetelor (2 este înclinarea polilor câmpului magnetic față de această axă). Linia albastră este ecuatorul planetelor (1 este înclinarea ecuatorului față de planul eclipticii). Sunt reprezentate câmpurile magnetice galben(3 - inducția câmpului magnetic, 4 - raza magnetosferelor în razele planetelor corespunzătoare)

giganți de metal

Planetele gigantice Jupiter și Saturn au miezuri mari de roci, cântărind 3-10 pământuri, înconjurate de învelișuri gazoase puternice, care reprezintă marea majoritate a masei planetelor. Cu toate acestea, aceste planete au magnetosfere extrem de mari și puternice, iar existența lor nu poate fi explicată doar prin efectul dinam din nucleele de piatră. Și este îndoielnic că, cu o presiune atât de colosală, fenomene similare cu cele care apar în miezul Pământului sunt în general posibile acolo.

Indiciul se află în învelișul de hidrogen-heliu al planetelor în sine. Modele matematice arată că în adâncurile acestor planete, hidrogenul din stare gazoasă trece treptat în starea de lichid superfluid și supraconductor - hidrogenul metalic. Se numește metalic datorită faptului că la astfel de valori de presiune, hidrogenul prezintă proprietatea metalelor.

Structura internă a lui Jupiter și Saturn

Jupiter și Saturn, așa cum este tipic pentru planetele gigantice, rețin în adâncurile unei mari energii termice acumulate în timpul formării planetelor. Convecția hidrogenului metalic transferă această energie în învelișul gazos al planetelor, determinând situația climatică din atmosferele giganților (Jupiter radiază de două ori mai multă energie în spațiu decât primește de la Soare). Convecția în hidrogen metalic, combinată cu rotația zilnică rapidă a lui Jupiter și Saturn, formează probabil magnetosferele puternice ale planetelor.

La polii magnetici ai lui Jupiter, precum si la polii analogi ai celorlalti giganti si ai Pamantului, vantul solar provoaca „aurora boreala”. În cazul lui Jupiter, astfel de sateliți mari precum Ganymede și Io produc o influență semnificativă asupra câmpului său magnetic (o urmă este vizibilă din fluxurile de particule încărcate „curgând” de la sateliții corespunzători către polii magnetici ai planetei). Studiul câmpului magnetic al lui Jupiter este sarcina principală a stației automate Juno care operează pe orbita sa. Înțelegerea originii și structurii magnetosferelor planetelor gigantice ne poate îmbogăți cunoștințele despre câmpul magnetic al Pământului.

Generatoare de gheață

Giganții de gheață Uranus și Neptun sunt atât de asemănători ca mărime și masă încât pot fi numiți a doua pereche de gemeni din sistemul nostru, după Pământ și Venus. Câmpurile lor magnetice puternice ocupă o poziție intermediară între campuri magnetice giganții gazosi și Pământul. Cu toate acestea, chiar și aici natura „a decis” să fie originală. Presiunea din nucleele fier-pietroase ale acestor planete este încă prea mare pentru un efect de dinam ca cel al Pământului, dar nu suficientă pentru a forma un strat de hidrogen metalic. Miezul planetei este înconjurat de un strat gros de gheață format dintr-un amestec de amoniac, metan și apă. Această „gheață” este de fapt un lichid extrem de fierbinte care nu fierbe doar din cauza presiunii colosale a atmosferei planetelor.

Structura internă a lui Uranus și Neptun

cea mai strălucitoare planetă

Venus are un câmp magnetic despre care se știe că este incredibil de slab. Oamenii de știință încă nu sunt siguri de ce este așa. Planeta este cunoscută în astronomie ca geamăna Pământului.

Are aceeași dimensiune și aproximativ aceeași distanță de Soare. Este, de asemenea, singura dintre celelalte planete din sistemul solar interior care are o atmosferă semnificativă. Cu toate acestea, absența unei magnetosfere puternice indică diferențe semnificative între Pământ și Venus.

Structura generală a planetei

Venus, ca toate celelalte planete interioare ale sistemului solar, este stâncoasă.

Oamenii de știință nu știu prea multe despre formarea acestor planete, dar pe baza datelor de la sondele spațiale, au făcut câteva presupuneri. Știm că au existat ciocniri de planetazimale bogate în fier și silicați în sistemul solar. Aceste ciocniri au creat planete tinere, cu nuclee lichide și o crustă tânără fragilă compusă din silicați. Cu toate acestea, marele mister constă în dezvoltarea miezului de fier.

Știm că unul dintre motivele formării unui câmp magnetic puternic al Pământului este că miezul de fier funcționează ca un dinam.

De ce nu are Venus un câmp magnetic?

Acest câmp magnetic protejează planeta noastră de radiațiile solare puternice. Cu toate acestea, acest lucru nu se întâmplă pe Venus și există mai multe ipoteze pentru a explica acest lucru. În primul rând, miezul său este complet întărit. Miezul Pământului este încă parțial topit și acest lucru îi permite să genereze un câmp magnetic. O altă teorie spune că acest lucru se datorează faptului că planeta nu are plăci tectonice ca Pământul.

Când nava spatiala au investigat-o, au descoperit că câmpul magnetic al lui Venus există și este de câteva ori mai slab decât cel al Pământului, cu toate acestea, respinge radiația solară.

Oamenii de știință cred acum că câmpul este de fapt rezultatul interacțiunii ionosferei lui Venus cu vântul solar. Aceasta înseamnă că planeta are un câmp magnetic indus. Cu toate acestea, confirmați această chestiune pentru misiuni viitoare.

	· · · ·

Lucrări de cercetare abstractă

Câmpul magnetic al planetelor sistemului solar

Efectuat:

Balyuk Ilya

supraveghetor:

Levykina R.Kh

Profesor de fizică

Magnitogorsk 2017 G

Anotaţie.

Unul dintre caracteristici specifice planeta noastră este câmpul ei magnetic. Toate creaturile vii de pe Pământ au evoluat de milioane de ani tocmai în condițiile unui câmp magnetic și nu pot exista fără el.

acest lucru a făcut posibilă extinderea cunoștințelor mele despre natura câmpului magnetic, proprietățile acestuia, despre planetele sistemului solar care au câmpuri magnetice, despre ipoteze și teorii astrofizice ale originii câmpurilor magnetice ale planetelor sistemului solar.

Conţinut

Introducere……………………………………………………………………………………………..4

Secţiunea 1. Natura şi caracteristicile câmpului magnetic…………………………..6

1.1, Determinarea câmpului magnetic și a caracteristicilor acestuia. ……………

1.2.Reprezentarea grafică a câmpului magnetic………………………………

1.3.Proprietățile fizice ale câmpurilor magnetice………………………………….

Secțiunea 2. Câmpul magnetic al Pământului și fenomenele naturale conexe…. 9

Secțiunea 3. Ipoteze și teorii astrofizice ale originii câmpului magnetic al planetelor…………………………………………………………………………………………… 13

Secțiunea 4. Prezentare generală a planetelor sistemului solar cu magnetice

domeniul…………………………………………………………………………...16

Secţiunea 5. Rolul câmpului magnetic în existenţă şi dezvoltare

viața pe Pământ………………………………………………………………….. 20

Concluzie………………………………………………………………………. 22

Cărți uzate ………………………………………………………. 24

Aplicație………………………………………………………………………. 25

Introducere

Câmpul magnetic al Pământului este una dintre condițiile necesare pentru existența vieții pe planeta noastră. Dar geofizicienii (paleomagnetologi) au stabilit asta peste istoria geologică Câmpul magnetic al planetei noastre și-a redus în mod repetat intensitatea și chiar și-a schimbat semnul (adică polii nord și sud și-au schimbat locurile). Câteva zeci de astfel de epoci de inversare a semnelor câmpului magnetic, sau inversări, au fost acum stabilite; ele se reflectă în proprietățile magnetice ale rocilor magnetice. Era actuală a câmpului magnetic este numită condiționat epoca polarității directe. Se întâmplă de aproximativ 700 de mii de ani. Cu toate acestea, puterea câmpului scade lent, dar constant. Dacă acest proces continuă să se dezvolte, atunci după aproximativ 2 mii de ani, puterea câmpului magnetic al Pământului va scădea la zero și apoi, după anumit timp„fără epocă magnetică” va începe să crească, dar va avea semnul opus. „Fără o epocă magnetică” poate fi percepută de organismele vii ca o catastrofă. Câmpul magnetic al Pământului este un scut care protejează viața de pe Pământ de fluxul solar și particule cosmice(electroni, protoni, nuclee ale unor elemente). Mișcându-se la viteze extraordinare, astfel de particule sunt un factor de ionizare puternic, care, după cum se știe, afectează țesutul viu și, în special, aparatul genetic al organismelor. S-a stabilit că câmpul magnetic al Pământului deviază traiectoriile particulelor ionizante cosmice și le „învârte” în jurul planetei.

Oamenii de știință au identificat principalele caracteristici astronomice ale planetelor. Acestea includ: Mercur, Venus, Pământ, Luna, Marte, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun, Pluto.

În opinia noastră, una dintre caracteristicile principale ale planetelor este câmpul magnetic

Relevanţă studiul nostru este de a clarifica caracteristicile câmpului magnetic al unui număr de planete din sistemul solar.

TheNouYorkTimes.

extinderea găurilor de ozon, iar aurora boreală va apărea peste ecuator.

Problemă cercetarea constă în rezolvarea contradicției dintre necesitatea de a lua în considerare câmpul magnetic ca una dintre caracteristicile planetelor și lipsa luării în considerare a datelor care indică raportul dintre câmpul magnetic al Pământului și al altor planete ale sistemului solar. .

Ţintă sistematizați datele despre câmpul magnetic al planetelor sistemului solar.

Sarcini.

1. Explorează de ultimă oră problemele câmpului magnetic în literatura științifică.

2. Precizați principalele caracteristici fizice ale câmpului magnetic al planetelor.

3. Să analizeze ipotezele originii câmpului magnetic al planetelor sistemului solar, să stabilească care dintre ele sunt acceptate de comunitatea științifică.

4 . Completați tabelul general acceptat „Caracteristicile astronomice de bază ale planetelor” cu date despre câmpurile magnetice ale planetelor.

Un obiect: principalele caracteristici astronomice ale planetelor.

Articol : dezvăluind caracteristicile câmpului magnetic ca una dintre principalele caracteristici astronomice ale planetelor.

Metode de cercetare: analiza, sinteza, generalizarea, sistematizarea sensurilor.

Secțiunea 1. Câmp magnetic

1.1. S-a stabilit experimental că conductoarele prin care circulă curenții în acelașiatrage și respinge în direcții opuse. Pentru a descrie interacțiunea firelor prin care curg curenții, a fost folositun câmp magnetic- o formă specială de materie generată de curenți electrici sau curent electric alternativ și care se manifestă prin acțiunea asupra curenților electrici care suntîn acest domeniu. Câmpul magnetic a fost descoperit în 1820 de către fizicianul danez H.K. Oersted. Un câmp magneticdescrie interacțiunile magnetice care apar: a) între doi curenți; b) între sarcinile curente și în mișcare; c) între două sarcini în mișcare.

Câmpul magnetic are un caracter direcțional și ar trebui să fie caracterizat printr-o mărime vectorială .. Caracteristica principală de putere a câmpului magnetic a fost numităm magneticprin inducție.Această valoare este de obicei indicată cu litera B.

Orez. 1

Când capetele firului sunt conectate la o sursă de curent continuu, săgeata „se îndepărtează” de fir. Mai multe săgeți magnetice plasate în jurul firului s-au întors într-un anumit fel.

În spațiul din jurfire cu curent există un câmp de forță. În spațiul din jurul conductorului cu curentexistăun câmp magnetic. (Fig.1)

Pentru a caracteriza câmpul magnetic al curentului, pe lângă inducție, a fost introdusă o mărime auxiliarăH numită puterea câmpului magnetic. Puterea câmpului magnetic, spre deosebire de inducția magnetică, nu depinde de proprietățile magnetice ale mediului.

Orez. 2

Săgețile magnetice plasate la aceeași distanță de un conductor care transportă curent continuu sunt situate sub formă de cerc.

1.2 Liniile de inducție a câmpului magnetic.

Câmpurile magnetice, ca și câmpurile electrice, pot fi reprezentate grafic folosind linii de inducție magnetică.Linii de inducție (sau linii ale vectorului B) se numesc drepte, tangentele către care sunt direcționate în același mod ca vectorul B într-un punct dat al câmpului. Evident,că o linie de inducție poate fi trasată prin fiecare punct al câmpului magnetic. Deoarece inducția câmpului în orice punct are o anumită direcție, atunci direcția drepteiinducția în fiecare punct al unui câmp dat nu poate fi decât unică, ceea ce înseamnă că liniileinducția câmpului magneticsunt desenate cu o astfel de densitate încât numărul de linii care intersectează o unitate de suprafață,perpendicular pe ele, era egal cu (sau proporțional cu) inducția câmpului magnetic într-un loc dat. Prin urmare, prin reprezentarea liniilor de inducție, se poate vizualiza cummodulul de inducție și direcția variază în spațiu.

1.3. Natura vortex a câmpului magnetic.

Linii de inducție magneticăcontinuu: nu au nici început, nici sfârșit. Areun loc pentru orice câmp magnetic cauzat de orice circuite de curent. Se numesc câmpuri vectoriale cu linii continuecâmpuri de vortex. Vedem că câmpul magnetic este un câmp vortex.

Orez. 3

Micile pilituri de fier sunt situate sub formă de cercuri, „încercuind” conductorul. Dacă schimbați polaritatea conexiunii la sursa de curent, rumegușul se va întoarce la 180 de grade.

Orez. 4

Câmpul magnetic al curentului circular este o linii continue închise de următoarea formă: (Fig. 5, 7)

Orez. 5

Pentru un câmp magnetic, precum și pentru un câmp electric,corectprincipiul suprapunerii: câmpul B generat de mai multe sarcini (curenți) în mișcare este egal cu suma vectorială a câmpurilor W,generat de fiecare sarcină (curent) separat: adică, pentru a găsi forța care acționează asupra unui punct din spațiu, trebuie să adăugați forțele,care acționează asupra acestuia, așa cum se arată în Figura 4.

M câmp magnetic de curent circular reprezintă un fel de opt cu o diviziuneinele din centrul inelului prin care trece curentul. Circuitul său este prezentat în figura de mai jos: (Figura 6)

Orez. 6 Fig. 7

Astfel, câmpul magnetic este formă specială materie, prin care se realizează interacțiunea dintre particulele încărcate electric în mișcare.

DESPRE principal proprietățile câmpului magnetic:

1.

2.

M câmpul magnetic se caracterizează prin:

A) b)

Grafic, câmpul magnetic este reprezentat folosind linii de inducție magnetică

Secțiunea 2. Câmpul magnetic al Pământului și fenomenele naturale conexe

Pământul în ansamblu este un imens magnet sferic. Omenirea a început să folosească câmpul magnetic al Pământului cu mult timp în urmă. Deja la începutXII- XIIIsecole busola este utilizată pe scară largă în navigație. Cu toate acestea, în acele zile se credea că steaua polară și magnetismul ei orientează acul busolei. Omul de știință englez William Gilbert, medicul de curte al reginei Elisabeta, a fost primul care a arătat în 1600 că Pământul este un magnet, a cărui axă nu coincide cu axa de rotație a Pământului. Prin urmare, în jurul Pământului, precum și în jurul oricărui magnet, există un câmp magnetic. În 1635, Gellibrand a descoperit că câmpul magnetului Pământului se schimbă încet, iar Edmond Halley a efectuat primul sondaj magnetic al oceanelor din lume și a creat primele hărți ale lumii (1702). În 1835, Gauss a făcut o analiză armonică sferică a câmpului magnetic al pământului. El a creat primul observator magnetic din lume la Göttingen.

2.1 Caracteristicile generale ale câmpului magnetic al Pământului

În orice punct al spațiului care înconjoară Pământul și pe suprafața acestuia, este detectată acțiunea forțelor magnetice. Cu alte cuvinte, un câmp magnetic este creat în spațiul din jurul Pământului.Polii magnetici și geografici ai Pământului nu coincid unul cu celălalt. De Nord pol magnetic N se află în emisfera sudică, lângă coasta Antarcticii și polul magnetic sudicSsituat în emisfera nordică, lângă coasta de nord a insulei Victoria (Canada). Ambii poli se mișcă (în derivă) continuu pe suprafața pământului cu o viteză de aproximativ 5 0 pe an datorită variabilităţii proceselor generatoare de câmp magnetic. În plus, axa câmpului magnetic nu trece prin centrul Pământului, ci rămâne în urmă cu 430 km. Câmpul magnetic al Pământului nu este simetric. Datorită faptului că axa câmpului magnetic trece doar la un unghi de 11,5 0 față de axa de rotație a planetei, putem folosi busola.

Figura 8

Într-o presupunere ideală și ipotetică în care Pământul ar fi singur spațiul cosmic, liniile de forță ale câmpului magnetic al planetei au fost situate în același mod ca liniile de forță ale unui magnet obișnuit dintr-un manual de fizică școlară, adică. sub formă de arce simetrice care se întind de la polul sud spre nord.(Fig. 8) Densitatea liniei (intensitatea câmpului magnetic) ar scădea odată cu distanța de la planetă. De fapt, câmpul magnetic al Pământului este în interacțiune cu câmpurile magnetice ale Soarelui, cu planetele și cu fluxurile de particule încărcate emise din abundență de Soare. (fig 9)

Fig 9

Dacă influența Soarelui însuși, și cu atât mai mult a planetelor, poate fi neglijată din cauza depărtării, atunci nu puteți face acest lucru cu fluxuri de particule, altfel - vântul solar. Vântul solar este un flux de particule care se repezi cu o viteză de aproximativ 500 km/s, emise de atmosfera solara. În momentele erupțiilor solare, precum și în timpul formării unui grup de pete mari pe Soare, numărul de electroni liberi care bombardează atmosfera Pământului crește brusc. Aceasta duce la o perturbare a curenților care curg în ionosfera Pământului și, din această cauză, are loc o modificare a câmpului magnetic al Pământului. Sunt furtuni magnetice. Astfel de fluxuri generează un câmp magnetic puternic, care interacționează cu câmpul Pământului, deformându-l puternic. Datorită câmpului său magnetic. Pământul păstrează particulele captate ale vântului solar în așa-numitele centuri de radiații, împiedicându-le să treacă în atmosfera Pământului și cu atât mai mult la suprafață. Particulele vântului solar ar fi foarte dăunătoare tuturor viețuitoarelor. În interacțiunea câmpurilor menționate se formează o graniță, pe o parte a căreia există un câmp magnetic perturbat (supus modificărilor datorate influențelor externe) al particulelor de vânt solar, pe de cealaltă - câmpul perturbat al Pământului. Această limită ar trebui considerată ca limita spațiului apropiat Pământului, granița magnetosferei și a atmosferei. În afara acestei limite, predomină influența câmpurilor magnetice externe. În direcția Soarelui, magnetosfera Pământului este aplatizată sub atacul vântului solar și se extinde doar până la 10 raze ale planetei. În direcția opusă, există o alungire de până la 1000 de raze Pământului.

CU părăsind câmpul geomagnetic al Pământului.

Câmpul magnetic propriu al Pământului(câmp geomagnetic) poate fi împărțit în următoarele trei părți principale.

DESPRE câmpul magnetic principal al Pământului, experimentând schimbări lente în timp (variații seculare) cu perioade de la 10 la 10.000 de ani, concentrate în intervale10-20, 60-100, 600-1200 și 8000 de ani. Acesta din urmă este asociat cu o modificare a momentului magnetic dipol cu ​​un factor de 1,5–2.

M Anomalii mondiale - abateri de la dipolul echivalent până la 20% din intensitatezone separate cu dimensiuni caracteristice de până la 10.000 km. Aceste câmpuri anormaleexperimentează variații seculare care duc la schimbări în timp de-a lungul multor ani și secole. Exemple de anomalii: brazilian, canadian, siberian, Kursk. În cursul variațiilor seculare, anomaliile lumii se schimbă, se dezintegrează șireapare. La latitudini joase, există o deplasare spre vest în longitudine cu o viteză0,2° pe an.

M câmpurile magnetice ale regiunilor locale ale învelișurilor exterioare cu o lungime de lade la câteva până la sute de kilometri. Ele se datorează magnetizării rocilor din stratul superior al Pământului, care alcătuiesc scoarta terestrași aproape de suprafață. Unul dintrecel mai puternic - anomalie magnetică Kursk.

P Câmpul magnetic temporar al Pământului (numit și extern) este determinat desurse sub formă de sisteme de curent situate în afara suprafeţei terestre şiîn atmosfera ei. Principalele surse ale unor astfel de câmpuri și modificările lor sunt fluxurile corpusculare de plasmă magnetizată care vin de la Soare împreună cu vântul solar și formează structura și forma magnetosferei Pământului.

Prin urmare: Pământul în ansamblu este un imens magnet sferic.

În orice punct al spațiului care înconjoară Pământul și pe suprafața acestuia, acțiunea forțelor magnetice este detectată. polul nord magneticNS. situat în emisfera nordică, lângă coasta de nord a insulei Victoria (Canada). Ambii poli se mișcă (acționează) continuu pe suprafața pământului.

În plus, axa câmpului magnetic nu trece prin centrul Pământului, ci rămâne în urmă cu 430 km. Câmpul magnetic al Pământului nu este simetric. Datorită faptului că axa câmpului magnetic rulează doar la un unghi de 11,5 grade față de axa de rotație a planetei, putem folosi o busolă.

Secțiunea 3. Ipoteze și teorii astrofizice ale originii câmpului magnetic al Pământului

Ipoteza 1.

M Mecanism dinam hidromagnetic

Proprietățile observate ale câmpului magnetic al Pământului sunt în concordanță cu conceptul de apariție a acestuia datorită mecanismuluidinam hidromagnetic. În acest proces, câmpul magnetic inițial este întărit înca urmare a mișcărilor (de obicei convective sau turbulente) a unei substanțe conductoare de electricitate în miezul lichid al planetei. La temperatura substanțeicâteva mii de kelvin conductivitatea sa este suficient de mare pentru a permite mișcări convective,care apar chiar și într-un mediu slab magnetizat, ar putea excita curenți electrici schimbători capabili, în conformitate cu legile inducției electromagnetice, să creeze noi câmpuri magnetice. Atenuarea acestor câmpuri fie creează energie termică(conform legii Joule), sau duce la apariția de noi câmpuri magnetice. ÎNÎn funcție de natura mișcărilor, aceste câmpuri pot fie să slăbească, fie să întărească câmpurile inițiale. Pentru a întări câmpul, este suficientă o anumită asimetrie a mișcărilor.Prin urmare, conditie necesara dinam hidromagnetic este însăși prezențamișcări într-un mediu conducător, și suficient - prezența unei anumite asimetrii (helicity) a fluxurilor interne ale mediului. Când aceste condiții sunt îndeplinite, procesul de amplificare continuă până când pierderile care cresc odată cu creșterea puterii curentului cuCăldura Joule nu va echilibra afluxul de energie provenit dindatorita miscarilor hidrodinamice.

Efect de dinamo - autoexcitare și întreținere în stare staționarăcâmpuri magnetice datorate mișcării unui lichid conductor sau plasmei gazoase. A luimecanismul este similar cu generarea de curent electric și câmp magnetic într-un dinamcu autoexcitare. Efectul dinam este asociat cu originea lorcâmpurile magnetice ale Soarelui Pământului și ale planetelor, precum și câmpurile locale ale acestora, de exemplu, câmpurilepete și zone active.

Ipoteza 2.

ÎN hidrosferă rotativă ca posibilă sursă a câmpului magnetic al Pământului.

Susținătorii acestei ipoteze sugerează că problema originii câmpului magnetic al Pământului, cu toate acesteacaracteristicile de mai sus, și-ar putea găsi soluția pe baza unui singurmodel care clarifică modul în care este legată sursa magnetismului terestruhidrosferă. Această legătură, cred ei, este evidențiată de multe fapte. În primul rând, „înclinarea” axei magnetice menționate mai sus este că aceasta este înclinată șimutat în lateral Oceanul Pacific; în același timp, este situat aproape simetric față de zona de apă a Oceanului Mondial.Totul spune astaapa de mare însăși, fiind în mișcare, generează un câmp magnetic.Trebuie spus că acest concept este în concordanță cu datele studiilor paleomagnetice, care sunt interpretate ca dovezi ale comutării repetate a polilor magnetici.

Scăderea câmpului magnetic se datorează activității civilizației, ceea ce duce la acidificarea globală mediu inconjuratorîn principal prin acumulare în ea dioxid de carbon. O astfel de activitate a civilizației, ținând cont de cele de mai sus, poate fi sinucigașă pentru ea.

Ipoteza 3

Z Pământul ca motor de curent continuu cu autoexcitare

Soare

Orez. 10 Schema de interacțiune Soare-Pământ:

(-) - flux de particule încărcate;

1s - curent solar;

1z - curent circular al Pământului;

Мв este momentul de rotație al Pământului;

w este viteza unghiulară a Pământului;

Fz este fluxul magnetic creat de câmpul Pământului;

Fs este fluxul magnetic generat de curentul vântului solar.

Față de Pământ, vântul solar este un flux de particule încărcate într-o direcție constantă, iar acesta nu este altceva decât un curent electric. Conform definiției direcției curentului, acesta este îndreptat în direcția opusă mișcării particulelor încărcate negativ, adică. de la Pământ la Soare.

Luați în considerare interacțiunea curentului solar cu câmpul magnetic excitat al pământului. Ca rezultat al interacțiunii, un cuplu M acționează asupra Pământului 3 arătând în direcția de rotație a pământului. Astfel, Pământul în raport cu vântul solar se comportă similar cu un motor de curent continuu cu autoexcitare. Sursa de energie (generator) în acest caz este Soarele.

Foaia actuală a Pământului, în mare măsură, determină cursul proceselor electrice din atmosferă (furtuni, lumini polare, incendiile Sfântului Elmo). S-a observat că în timpul erupțiilor vulcanice, procesele electrice din atmosferă sunt activate semnificativ.

Din cele de mai sus rezultă: sursa câmpului magnetic al Pământului nu a fost încă stabilită de știință, care se ocupă doar de abundența de ipoteze înaintate în acest sens.

Ipoteza, în primul rând, ar trebui să explice originea componentei câmpului magnetic al Pământului, deoarece planeta se comportă ca un magnet permanent cu un pol magnetic nord în apropierea polului sud geografic și invers.

Astăzi, ipoteza curenților electrici turbionari care curg în partea exterioară a miezului Pământului, care dezvăluie unele proprietăți ale unui lichid, este aproape în general acceptată. Se calculează că zona în care funcționează mecanismul „dinam” este situată la o distanță de 2,25-0,3 din raza Pământului.

Secțiunea 4. Prezentare generală a planetelor sistemului solar cu un câmp magnetic

În prezent, ipoteza curenților electrici turbionari care curg în partea exterioară a miezului planetar, care prezintă unele proprietăți ale unui lichid, este aproape în general acceptată.

Pământul și alte opt planete se învârt în jurul Soarelui. (Fig. 11) Este una dintre cele 100 de miliarde de stele care alcătuiesc galaxia noastră.

Fig.11 Planetele sistemului solar

Fig.12 Mercur

densitate mare Mercur duce la concluzia că planeta are un nucleu de fier-nichel. Nu știm dacă nucleul lui Mercur este dens sau, la fel ca Pământul, este un amestec de materie densă și lichidă. Mercurul are un câmp magnetic foarte semnificativ, ceea ce sugerează că lasă un strat subțire de material topit, posibil o combinație de fier și sulf, care înconjoară un nucleu dens.

Curenții din acest strat de suprafață lichid explică originea câmpului magnetic. Cu toate acestea, fără influența rotației rapide a planetei, mișcarea părții lichide a nucleului ar fi prea mică pentru a explica un câmp magnetic atât de puternic. Câmpul magnetic indică faptul că am întâlnit magnetismul „rezidual” al miezului, „înghețat” în miez în timpul solidificării sale.

Venus

Densitatea lui Venus este doar puțin mai mică decât densitatea Pământului. Din aceasta rezultă că nucleul său ocupă aproximativ 12% din volumul total al planetei, iar limita dintre nucleu și manta este situată aproximativ la jumătatea distanței de la centru la suprafață. Venus nu are un câmp magnetic, așa că, chiar dacă o parte din miezul său este lichid, nu ar trebui să ne așteptăm să se dezvolte un câmp magnetic în interiorul său, deoarece se rotește prea încet pentru a genera fluxurile necesare.

Fig.13 Pământ

Câmpul magnetic puternic al Pământului își are originea în interiorul miezului exterior lichid, a cărui densitate sugerează că este compus dintr-un amestec topit de fier și un element mai puțin dens, sulful. Miezul interior solid este predominant din fier, cu câteva procente de nichel inclus.

Marte

marinar 4 a arătat că nu există un câmp magnetic puternic pe Marte și, prin urmare, nucleul planetei nu poate fi lichid. Cu toate acestea, cândMarte Global inspector s-a apropiat de planetă la 120 km, s-a dovedit că unele regiuni ale lui Marte au un magnetism rezidual puternic, probabil păstrat din vremuri mai vechi, când miezul planetei era lichid și putea genera un câmp magnetic puternic.marinar 4 a arătat că nu există un câmp magnetic puternic pe Marte și, prin urmare, nucleul planetei nu poate fi lichid.

Fig.14 Jupiter

Miezul lui Jupiter ar trebui să fie mic, dar cel mai probabil masa lui este de 10-20 de ori masa Pământului. Starea materialelor stâncoase din miezul lui Jupiter nu ne este cunoscută. Cel mai probabil ar trebui să fie topite, dar presiunea enormă îl poate face solid.

Jupiter are cel mai puternic câmp magnetic dintre toate planetele din sistemul solar. Depășește puterea câmpului magnetic al Pământului cu 20.000 de mii. Câmpul magnetic al lui Jupiter este înclinat cu 9,6 grade față de axa de rotație a planetei și este generat prin convecție într-un strat gros de hidrogen metalic.

Fig.15 Saturn

Structura internă a lui Saturn este comparabilă cu structura internă a celorlalte planete gigantice. Saturn are un câmp magnetic de 600 de ori mai puternic decât câmpul magnetic al Pământului. Acesta este un fel de variantă a câmpului lui Jupiter. Pe Saturn apar aceleasi aurore. Singura lor diferență față de cea a lui Jupiter este că coincid exact cu axa de rotație a planetei. Ca și câmpul lui Jupiter, câmpul magnetic al lui Saturn este generat de procesele de convecție care au loc în interiorul stratului de hidrogen metalic.

Fig.16 Uranus

Uranus are aproape aceeași densitate ca și Jupiter. Miezul central stâncos este probabil sub presiune de aproximativ 8 milioane de atmosfere, iar temperatura sa este de 8000 0 . Uranus are un câmp magnetic puternic, de aproximativ 50 de ori mai mare decât câmpul magnetic al Pământului. Câmpul magnetic este înclinat față de axa de rotație a planetei la un unghi de 59 0 , care vă permite să determinați viteza de rotație internă. Centrul de simetrie al câmpului magnetic al lui Uranus este situat la aproximativ o treime din distanța de la centrul planetei la suprafața sa. Acest lucru sugerează că câmpul magnetic este generat din cauza curenților de convecție din interiorul părții înghețate a structurii interne a planetei.

Fig. 17 Neptun

Structura internă este foarte asemănătoare cu cea a lui Uranus. Câmpul magnetic al lui Neptun este de aproximativ 25 de ori mai mare decât câmpul magnetic al Pământului și de 2 ori mai slab decât câmpul magnetic al lui Uranus. Ca el. Este înclinat la un unghi de 47 de grade față de axa de rotație a planetei. Astfel, putem spune că câmpul lui Neptun a apărut ca urmare a fluxurilor de convecție în straturi. gheata lichida. În acest caz, centrul de simetrie al câmpului magnetic se află destul de departe de centrul planetei, la jumătatea distanței de la centru până la suprafață.

Pluton

Avem informații concrete despre structura internă a lui Pluto. Densitatea sugerează că sub mantaua de gheață, cel mai probabil, există un nucleu stâncos, în care este concentrată aproximativ 70% din masa planetei. Este foarte posibil ca în interiorul miezului pietros să existe și un nucleu glandular.

Realizarea faptului că Pluto împărtășește proprietăți cu multe obiecte din Centura Kuiper i-a determinat pe mulți oameni de știință să creadă că Pluto nu ar trebui considerat o planetă, ci ar trebui clasificat ca un alt obiect din Centura Kuiper. Uniunea Astronomică Internațională a pus capăt acestor dispute: pe baza precedentului istoric, Pluto va continua să fie considerat o planetă în viitorul apropiat.

Tabelul 1-„Principalele caracteristici astronomice ale planetelor”.

T Cum am ajuns la concluzia: un astfel de criteriu precum câmpul magnetic este o caracteristică astronomică semnificativă a planetelor sistemului solar.Majoritatea planetelor sistemului solar (Tabelul 1) au într-o oarecare măsură magneticecâmpuri. În ordinea descrescătoare a momentului magnetic dipol, Jupiter este pe primul loc șiSaturn, urmat de Pământ, Mercur și Marte, iar în raport cu momentul magnetic al Pământului, valoarea momentelor lor este de 20.000.500.1.3/5000 3/10000.

Secțiunea 5. Rolul câmpului magnetic în existența și dezvoltarea vieții pe Pământ

Câmpul magnetic al Pământului slăbește și acest lucru reprezintă o amenințare serioasă pentru toată viața de pe planetă.Potrivit oamenilor de știință, acest proces a început acum aproximativ 150 de ani și în În ultima vreme accelerat. LAPână acum, câmpul magnetic al planetei a scăzut deja cu aproximativ 10-15%.

În timpul acestui proces, potrivit oamenilor de știință, câmpul magnetic al planetei se va slăbi treptat, atuncipractic va dispărea, apoi va reapărea, dar va avea polaritatea opusă.

Acele de busolă care indicau anterior spre Polul Nord vor începe să îndrepte spre Sudpolul magnetic, care va fi înlocuit de Nord. Rețineți că vorbim despre magneticnu despre poli geografici.

Câmpul magnetic joacă un rol foarte important în viața Pământului: pe de o parte, protejeazăplanetă dintr-un flux de particule încărcate care zboară de la Soare și din adâncurile spațiului și, pe de altă parte, serveșteca un semn rutier pentru ființe vii care migrează anual. Ce se întâmplă dacă astacâmpul va dispărea, nimeni nu poate prezice exact, noteazăTheNouYorkTimes.

Se poate presupune că, în timp ce schimbarea polilor va avea loc, mult atât în ​​cer cât și pe pământ,se va descurca. Schimbarea polilor poate duce la accidente pe liniile de înaltă tensiune, defecțiuni ale sateliților, probleme pentru astronauți. Inversarea polarității va avea ca rezultat semnificativextinderea găurilor de ozon, iar aurora boreală va apărea peste ecuator.

Animalele care navighează cu busole „naturale” se vor confrunta cu probleme serioase.Peștii, păsările și animalele își vor pierde orientarea și nu vor ști în ce direcție să migreze.

Cu toate acestea, potrivit unor experți, frații noștri mai mici s-ar putea să nu aibăastfel de probleme dezastruoase. Relocarea stâlpilor va dura aproximativ o mie de ani.Experții cred că animalele orientate de-a lungul liniilor magnetice de forță ale Pământului,vor putea să se adapteze și să supraviețuiască.

Chiar dacă inversarea finală a polilor este probabil să aibă loc peste sute de ani,acest proces dăunează deja sateliților. Ultima dată, după cum se crede, un astfel de cataclisma avut loc acum 780 de mii de ani.

În consecință: în epocile în care Pământul nu are un câmp magnetic, scutul său protector anti-radiații dispare. Creștere semnificativă (de câteva ori). fundal de radiații poate afecta semnificativ biosfera.

Concluzie

Problema studierii câmpului magnetic este extrem de relevantă, deoarece.În epocile în care Pământul nu are un câmp magnetic, scutul său protector anti-radiații dispare. O creștere semnificativă (de câteva ori) a fondului de radiații poate afecta în mod semnificativ biosfera: unele grupuri de organisme trebuie să se stingă, printre altele, numărul de mutații poate crește etc. Și dacă luăm în considerare erupțiile solare, i.e. explozii colosale de putere asupra Soarelui, care izbucnesc fluxuri extrem de puternice de raze cosmice, atunci trebuie concluzionat că epocile dispariției câmpului magnetic al Pământului sunt epoci de influență catastrofală asupra biosferei din Cosmos.

Câmpul magnetic este o formă specială de materie, prin care se realizează interacțiunea dintre particulele încărcate electric în mișcare.

Principalele proprietăți ale câmpului magnetic:

A) Câmpul magnetic este generat de curent electric (sarcină în mișcare).

b) Câmpul magnetic este detectat prin efectul asupra curentului (sarcină în mișcare),

Câmpul magnetic se caracterizează prin:

A) Inducția magnetică B este principala caracteristică de putere a unui câmp magnetic.b) Intensitatea câmpului magnetic H este o mărime auxiliară.

Grafic, câmpul magnetic este reprezentat folosind linii de inducție magnetică.

Cel mai studiat este câmpul magnetic al Pământului. În orice punct al spațiului care înconjoară Pământul și pe suprafața acestuia, acțiunea forțelor magnetice este detectată. polul nord magneticNsituat în emisfera sudică, în apropierea coastei Antarcticii, și a polului magnetic sudicS. situat în emisfera nordică, lângă coasta de nord a insulei Victoria (Canada). Ambii poli se mișcă (acționează) continuu pe suprafața pământului. În plus, axa câmpului magnetic nu trece prin centrul Pământului, ci rămâne în urmă cu 430 km. Câmpul magnetic al Pământului nu este simetric. Datorită faptului că axa câmpului magnetic rulează doar la un unghi de 11,5 grade față de axa de rotație a planetei, putem folosi o busolă.

Sursa câmpului magnetic al Pământului nu a fost încă stabilită de știință, care se ocupă doar de o abundență de ipoteze înaintate în acest sens.Ipoteza, în primul rând, ar trebui să explice originea componentei câmpului magnetic al Pământului, datorită față de care planeta se comportă ca un magnet permanent cu un pol magnetic nord în apropierea polului sud geografic și invers. Astăzi, ipoteza curenților electrici turbionari care curg în partea exterioară a miezului Pământului, care dezvăluie unele proprietăți ale unui lichid, este aproape în general acceptată. Se calculează că zona în care funcționează mecanismul „dinam” este situată la o distanță de 2,25-0,3 din raza Pământului.De remarcat că ipotezele care explică mecanismul originii câmpului magnetic al planetelor sunt destul de contradictorii și nu au fost confirmate până în prezent.

Majoritatea planetelor din sistemul solar sunt într-o oarecare măsură magnetice.câmpuri. Am colectat din diverse surse și am sistematizat date despre caracteristicile diferitelor planete ale sistemului solar. Cu aceste date, am completat tabelul general acceptat cu „Caracteristicile astronomice de bază ale planetelor”. Considerăm că criteriul „câmp magnetic” este una dintre caracteristicile principale ale planetelor sistemului solar. În ordinea descrescătoare a momentului magnetic dipol, Jupiter este pe primul loc șiSaturn, urmat de Pământ, Mercur și Marte, iar în raport cu momentul magnetic al Pământului, valoarea momentelor lor este de 20.000, 500, 1, 3/5000, 3/10000 ..

6. Semnificația teoretică a studiului constă în faptul că:

1) material sistematizat asupra câmpului magnetic al Pământului și planetelor sistemului solar;

2) Au fost precizate caracteristicile fizice principale ale câmpului magnetic al planetelor sistemului solar și a fost completat tabelul „Caracteristicile astronomice de bază ale planetelor” cu date despre câmpurile magnetice ale sistemului solar;

În plus, semnificația teoretică a temei „Câmpul magnetic al planetelor sistemului solar” mi-a permis să-mi extind cunoștințele despre fizică și astronomie.

Cărți uzate

1 .Govorkov VA Câmpuri electrice și magnetice. „Energie”, M, 1968 - 50 p.

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

3 .Tamm IE Despre curenții din ionosferă, provocând variații ale câmpului magnetic terestru. Culegere de lucrări științifice, vol. 1, „Nauka”, M., 1975 – 100p.

4. Yanovsky B. M. Magnetism terestru „Editura Universității din Leningrad”. Leningrad, 1978 - anii 75.

Paplicarea

Tezaur

G giganți de bază - cele mai mari două planete gigantice (Jupiter și Saturn), care au un strat exterior de gaz mai adânc decât celelalte două planete gigantice.

G planete gigant - patru cele mai mari planete situate în regiunea exterioară a sistemului solar (Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun), a căror masă este de zeci sau sute de ori masa Pământului și care nu au o suprafață solidă.

LA centura oiper - o regiune a sistemului solar situata dincolo de orbita lui Neptun la o distanta de 30-50.a.u. De la Soare, locuit de mici obiecte de gheață de dimensiuni subplanetare, a numit (cu excepția lui Pluto și a satelitului său Charon, care sunt cele mai mari corpuri din această regiune) Obiectele Centura Kuiper. Existența centurii Kuiper a fost prezisă teoretic de Kenneth Edgeworth (1943) și Edgeworth-Kopeyre (sau disc).Obiectele din ea sunt numite obiecte din centura Kuiper sau obiecte Edgeworth-Kopeyre.

LA ora - stratul exterior, chimic, al unui corp planetar solid, diferit de celelalte. Pe planetele terestre, scoarța este stâncoasă și conține mai multe elemente de densitate scăzută decât mantaua subiacentă. Pe sateliții de gheață sau corpuri asemănătoare acestora, K. (unde se află) este mai bogat în săruri și gheață zburătoare decât mantaua de gheață subiacentă.

L unitati- acest termen este folosit uneori pentru a se referi la apa înghețată, dar poate însemna și alte substanțe volatile în stare înghețată (metan, amoniac, monoxid de carbon, dioxid de carbon și azot - fie individual, fie în combinație).

M anthia- rocă excelentă din punct de vedere al compoziției, aflată în afara miezului unui corp planetar solid. Planetele de tip Pământ au planete stâncoase, sateliții de gheață au planete de gheață. În unele cazuri, roca chimică solidă exterioară este ușor diferită de compoziția lui M. În acest caz, se numește scoarță.

P planeta este unul dintre obiectele mari care se învârt în jurul soarelui (sau al unei alte stele).Nouă corpuri (Mercur, Venus, Pluto) se numesc P. ale sistemului nostru solar. Este imposibil de dat o definiție exactă, deoarece Pluto, aparent, este un obiect excepțional de mare din centura Kuiper (majoritatea acestor obiecte sunt prea mici pentru a fi considerate P.), în timp ce unii sateliți ai P. prin dimensiunea, compoziția și alte caracteristici. sunt destul de pot fi numite P.

P planete terestre- Pământul și corpurile cerești asemănătoare (având un nucleu feruginos și o suprafață stâncoasă).Astfel de planete includ Mercur, Venus și Marte. Acestea includ, de asemenea, Luna și un mare satelit al lui Jupiter, Io.

P recesiune - mișcarea lentă a axei de rotație a Pământului de-a lungul unui con circular cu axa, unghiul este de 23-27 de grade.

Perioada unei revoluții complete este de aproximativ 26 de mii de ani. Ca urmare a lui P., poziția ecuatorului ceresc se modifică; punctele echinocțiului de primăvară și toamnă față de mișcarea anuală de cupru a Soarelui cu 50,24 secunde pe an; plus lumea se mișcă între stele; coordonatele ecuatoriale ale stelelor sunt în continuă schimbare.

P mișcare de rotație - inversări sau rotații în sens invers acelor de ceasornic, văzute din polul Nord Soarele (sau Pământul). Dacă vorbim de sateliți, mișcarea orbitală este considerată progradă dacă coincide cu direcția de rotație a planetei. Majoritatea mișcărilor din sistemul solar sunt prograde.

R mișcare retrogradă - o revoluție sau rotație îndreptată în sensul acelor de ceasornic, văzută de la polul nord al Soarelui (sau al Pământului). Este opusul mișcării prograd. Dacă vorbim de sateliți, dacă este opus sensului de rotație al planetei.

CU solar sistem - Soareși corpuri conectate gravitațional cu acesta (adică planete, sateliții lor, asteroizi, obiecte din centura Kuiper, comete etc.).

eu a desena - o regiune interioară densă a unui corp planetar, care diferă ca compoziție de restul planetei. Ya se află sub manta. I. planetele de tip terestru sunt bogate în fier. Sateliții mari de gheață și planetele gigantice au nuclee stâncoase, în interiorul cărora pot fi nuclee feruginoase.

Din cele mai vechi timpuri, se știe că un ac magnetic, care se rotește liber în jurul unei axe verticale, este întotdeauna instalat într-un loc dat de pe Pământ într-o anumită direcție (dacă nu există magneți, conductori cu curent, obiecte de fier în apropierea lui) . Acest fapt se explică prin faptul că există un câmp magnetic în jurul pământului iar acul magnetic este fixat de-a lungul liniilor sale magnetice. Aceasta este baza pentru utilizarea unei busole (Fig. 115), care este un ac magnetic care se rotește liber pe o axă.

Orez. 115. Busolă

Observațiile arată că la apropierea de polul geografic nord al Pământului, liniile magnetice ale câmpului magnetic al Pământului sunt înclinate la un unghi mai mare față de orizont și la aproximativ 75 ° latitudine nordică și 99 ° longitudine vestică devin verticale, intrând pe Pământ (Fig. . 116). Aici este momentan Polul magnetic sud al Pământului, este îndepărtat de polul geografic Nord cu aproximativ 2100 km.

Orez. 116. Liniile magnetice ale câmpului magnetic al Pământului

Polul nord magnetic al Pământului se află în apropierea Polului Geografic Sud, și anume la 66,5° latitudine sudică și 140° longitudine estică. Aici liniile magnetice ale câmpului magnetic al Pământului ies din Pământ.

Prin urmare, Polii magnetici ai Pământului nu se potrivesc cu polii săi geografici. În acest sens, direcția acului magnetic nu coincide cu direcția meridianului geografic. Prin urmare, acul magnetic al busolei indică doar aproximativ direcția nordului.

Uneori dintr-o dată există așa-zise furtuni magnetice, modificări pe termen scurt ale câmpului magnetic al Pământului care afectează foarte mult acul busolei. Observațiile arată că apariția furtunilor magnetice este asociată cu activitatea solară.

a - pe Soare; b - pe Pământ

În perioada de creștere a activității solare, fluxuri de particule încărcate, electroni și protoni sunt ejectate de la suprafața Soarelui în spațiul mondial. Câmpul magnetic generat de particulele încărcate în mișcare modifică câmpul magnetic al Pământului și provoacă o furtună magnetică. Furtunile magnetice sunt un fenomen pe termen scurt.

Pe globul există zone în care direcția acului magnetic este deviată constant de la direcția liniei magnetice a Pământului. Astfel de zone se numesc regiuni. anomalie magnetică(tradus din latină „abatere, anormalitate”).

Una dintre cele mai mari anomalii magnetice este anomalia magnetică Kursk. Motivul pentru astfel de anomalii este depozitele uriașe de minereu de fier la o adâncime relativ mică.

Magnetismul Pământului nu a fost încă pe deplin explicat. S-a stabilit doar că un rol important în modificarea câmpului magnetic al Pământului îl au diferiții curenți electrici care circulă atât în ​​atmosferă (în special în straturile sale superioare), cât și în scoarța terestră.

Se acordă multă atenție studiului câmpului magnetic al Pământului în timpul zborurilor sateliților artificiali și nave spațiale.

S-a stabilit că câmpul magnetic al Pământului protejează în mod fiabil suprafața Pământului de radiațiile cosmice, al căror efect asupra organismelor vii este distructiv. Compoziția radiației cosmice, pe lângă electroni, protoni, include și alte particule care se mișcă în spațiu cu viteze mari.

Zboruri interplanetare stații spațiale iar navele spațiale către Lună și în jurul Lunii au făcut posibilă stabilirea absenței unui câmp magnetic în ea. Magnetizarea puternică a rocilor din solul lunar livrate pe Pământ le permite oamenilor de știință să concluzioneze că, cu miliarde de ani în urmă, Luna ar fi putut avea un câmp magnetic.

Întrebări

1. Cum să explic că acul magnetic este plasat într-un loc dat de pe Pământ într-o anumită direcție?
2. Unde sunt localizați polii magnetici ai Pământului?
3. Cum să arăți că polul magnetic sud al Pământului este în nord, iar polul magnetic nord este în sud?
4. Ce explică apariția furtunilor magnetice?
5. Care sunt zonele de anomalie magnetică?
6. Unde este zona în care există o anomalie magnetică mare?

Exercițiul 43

1. De ce șinele de oțel care stau mult timp în depozite se dovedesc a fi magnetizate după un timp?
2. De ce este interzisă folosirea materialelor care sunt magnetizate pe navele destinate expedițiilor pentru studiul magnetismului terestru?

Exercițiu

1. Pregătiți un raport pe tema „Busola, istoria descoperirii sale”.
2. Puneți o bară magnetică în interiorul globului. Folosind modelul rezultat, familiarizați-vă cu proprietățile magnetice ale câmpului magnetic al Pământului.
3. Folosind internetul, pregătiți o prezentare pe tema „Istoria descoperirii anomaliei magnetice Kursk”.

E curios...

De ce au nevoie planetele de câmpuri magnetice?

Se știe că Pământul are un câmp magnetic puternic. Câmpul magnetic al Pământului învăluie regiunea spațiului cosmic apropiat de Pământ. Această regiune se numește magnetosferă, deși forma ei nu este o sferă. Magnetosfera este cea mai exterioară și mai extinsă înveliș a Pământului.

Pământul se află în mod constant sub influența vântului solar - un flux de particule foarte mici (protoni, electroni, precum și nuclee și ioni de heliu etc.). În timpul erupțiilor asupra Soarelui, viteza acestor particule crește brusc și se propagă cu viteze enorme în spațiul cosmic. Dacă există o fulgerare pe Soare, atunci în câteva zile ar trebui să ne așteptăm la o perturbare a câmpului magnetic al Pământului. Câmpul magnetic al Pământului servește ca un fel de scut, protejând planeta noastră și toată viața de pe ea de efectele vântului solar și ale razelor cosmice. Magnetosfera este capabilă să schimbe traiectoria acestor particule, îndreptându-le către polii planetei. În regiunile polilor, particulele sunt colectate straturile superioare atmosferă și evocă frumusețea uimitoare a aurorelor boreale și sudice. De aici își au originea furtunile magnetice.

Când particulele de vânt solar invadează magnetosfera, atmosfera este încălzită, ionizarea straturilor sale superioare este îmbunătățită și se generează zgomot electromagnetic. Acest lucru cauzează interferențe în semnalele radio, supratensiuni care pot deteriora echipamentele electrice.

Furtunile magnetice afectează și vremea. Ele contribuie la apariția ciclonilor și la creșterea tulburării.

Oamenii de știință din multe țări au demonstrat că perturbațiile magnetice afectează organismele vii, lumea vegetalăși asupra persoanei însuși. Studiile au arătat că exacerbările sunt posibile la persoanele predispuse la boli cardiovasculare cu modificarea activității solare. Pot exista scăderi ale tensiunii arteriale, palpitații, scăderea tonusului.

Cele mai puternice furtuni magnetice și perturbații magnetosferice apar în perioada de creștere a activității solare.

Au planetele din sistemul solar un câmp magnetic? Prezența sau absența unui câmp magnetic al planetelor se explică prin structura lor internă.

Cel mai puternic câmp magnetic al planetelor gigantice Jupiter nu este doar cea mai mare planetă, ci are și cel mai mare câmp magnetic, depășind de 12.000 de ori câmpul magnetic al Pământului. Câmpul magnetic al lui Jupiter, învăluindu-l, se extinde pe o distanță de 15 raze a planetei (raza lui Jupiter este de 69.911 km). Saturn, ca și Jupiter, are o magnetosferă puternică datorită hidrogenului metalic, care se află în stare lichidă în adâncurile lui Saturn. Este curios că Saturn este singura planetă a cărei axă de rotație a planetei coincide practic cu axa câmpului magnetic.

Oamenii de știință susțin că atât Uranus, cât și Neptun au câmpuri magnetice puternice. Dar iată ce este interesant: axa magnetică a lui Uranus este deviată de la axa de rotație a planetei cu 59 °, Neptun - cu 47 °. Această orientare a axei magnetice în raport cu axa de rotație conferă magnetosferei lui Neptun o formă destul de originală și particulară. Se schimbă constant pe măsură ce planeta se rotește în jurul axei sale. Dar magnetosfera lui Uranus, pe măsură ce se îndepărtează de planetă, se răsucește într-o spirală lungă. Oamenii de știință cred că câmpul magnetic al planetei are doi poli magnetici nord și doi sud.

Studiile au arătat că câmpul magnetic al lui Mercur este de 100 de ori mai mic decât cel al Pământului, în timp ce al lui Venus este neglijabil. Când studiau Marte, dispozitivele Mars-3 și Mars-5 au descoperit un câmp magnetic care este concentrat în emisfera sudică a planetei. Oamenii de știință cred că această formă a câmpului poate fi cauzată de coliziuni gigantice ale planetei.

La fel ca Pământul, câmpul magnetic al altor planete din sistemul solar reflectă vântul solar, protejându-le de efectele distructive ale radiațiilor radioactive de la Soare.