მაგნიტები და მატერიის მაგნიტური თვისებები. დედამიწის მაგნეტიზმი დედამიწის მაგნეტიზმი მისი მახასიათებლები მაგნიტური ინტენსივობა

არსებობს ორი განსხვავებული ტიპის მაგნიტი. ზოგიერთი არის ეგრეთ წოდებული მუდმივი მაგნიტები, რომლებიც დამზადებულია "მყარი მაგნიტური" მასალებისგან. მათი მაგნიტური თვისებები არ არის დაკავშირებული გარე წყაროების ან დენების გამოყენებასთან. სხვა ტიპს მიეკუთვნება ეგრეთ წოდებული ელექტრომაგნიტები "რბილი მაგნიტური" რკინის ბირთვით. მათ მიერ შექმნილი მაგნიტური ველები ძირითადად განპირობებულია იმით, რომ ელექტრული დენი გადის ბირთვს ფარავს გრაგნილის მავთულს.

მაგნიტური პოლუსები და მაგნიტური ველი.

ბარის მაგნიტის მაგნიტური თვისებები ყველაზე მეტად შესამჩნევია მის ბოლოებზე. თუ ასეთი მაგნიტი შეჩერებულია შუა ნაწილიდან ისე, რომ მას შეუძლია თავისუფლად ბრუნოს ჰორიზონტალურ სიბრტყეში, მაშინ ის დაიკავებს პოზიციას, რომელიც დაახლოებით შეესაბამება მიმართულებას ჩრდილოეთიდან სამხრეთისაკენ. ჩრდილოეთით მიმართული ღეროს ბოლოს ჩრდილოეთ პოლუსი ეწოდება, ხოლო მოპირდაპირე ბოლოს სამხრეთ პოლუსი. ორი მაგნიტის საპირისპირო პოლუსი იზიდავს ერთმანეთს, ხოლო მსგავსი პოლუსები იგერიებენ ერთმანეთს.

თუ არამაგნიტიზებული რკინის ზოლი მაგნიტის ერთ-ერთ პოლუსთან მიიტანება, ეს უკანასკნელი დროებით მაგნიტიზდება. ამ შემთხვევაში, მაგნიტის პოლუსთან ყველაზე ახლოს დამაგნიტირებული ზოლის პოლუსი იქნება საპირისპირო სახელით, ხოლო შორეული - ამავე სახელწოდების. მიზიდულობა მაგნიტის პოლუსსა და მის მიერ გამოწვეულ საპირისპირო პოლუსს შორის ზოლში ხსნის მაგნიტის მოქმედებას. ზოგიერთი მასალა (როგორიცაა ფოლადი) თავად ხდება სუსტი მუდმივი მაგნიტები მუდმივი მაგნიტის ან ელექტრომაგნიტის მახლობლად ყოფნის შემდეგ. ფოლადის ღერო შეიძლება მაგნიტიზდეს მხოლოდ მუდმივი მაგნიტის ბოლო მის ბოლოზე გადასვლის გზით.

ამრიგად, მაგნიტი იზიდავს სხვა მაგნიტებს და მაგნიტური მასალისგან დამზადებულ ობიექტებს მათთან კონტაქტის გარეშე. ასეთი მოქმედება დისტანციაზე აიხსნება მაგნიტური ველის არსებობით მაგნიტის გარშემო სივრცეში. ამ მაგნიტური ველის ინტენსივობისა და მიმართულების შესახებ გარკვეული წარმოდგენა შეიძლება მივიღოთ მაგნიტზე მოთავსებულ მუყაოს ფურცელზე ან მინის ფურცელზე რკინის ნარჩენების ჩამოსხმით. ნახერხი მინდვრის მიმართულებით ჯაჭვებით დალაგდება და ნახერხის ხაზების სიმკვრივე შეესაბამება ამ ველის ინტენსივობას. (ისინი ყველაზე სქელია მაგნიტის ბოლოებზე, სადაც მაგნიტური ველის ინტენსივობა უდიდესია.)

მ. ფარადეიმ (1791–1867) შემოიტანა კონცეფცია მაგნიტებისთვის დახურული ინდუქციური ხაზებისთვის. ინდუქციური ხაზები გამოდის მაგნიტიდან მის ჩრდილოეთ პოლუსზე მიმდებარე სივრცეში, შედის მაგნიტში სამხრეთ პოლუსზე და გადის მაგნიტის მასალის შიგნით სამხრეთ პოლუსიდან ჩრდილოეთისკენ და ქმნის დახურულ მარყუჟს. მაგნიტიდან გამომავალი ინდუქციის ხაზების საერთო რაოდენობას მაგნიტური ნაკადი ეწოდება. მაგნიტური ნაკადის სიმკვრივე, ან მაგნიტური ინდუქცია ( AT) უდრის ინდუქციური ხაზების რაოდენობას, რომელიც გადის ნორმალურზე ერთეულის ზომის ელემენტარული ფართობის გავლით.

მაგნიტური ინდუქცია განსაზღვრავს ძალას, რომლითაც მაგნიტური ველი მოქმედებს მასში მდებარე დენის მატარებელ გამტარზე. თუ დენის მატარებელი გამტარი მე, განლაგებულია ინდუქციის ხაზების პერპენდიკულარულად, შემდეგ ამპერის კანონის მიხედვით ძალა ფ, რომელიც მოქმედებს გამტარზე, პერპენდიკულარულია როგორც ველის, ასევე გამტარის მიმართ და პროპორციულია მაგნიტური ინდუქციის, დენის სიძლიერისა და გამტარის სიგრძისა. ამრიგად, მაგნიტური ინდუქციისთვის ბშეგიძლიათ დაწეროთ გამოხატვა

სადაც ფარის ძალა ნიუტონებში, მე- დენი ამპერებში, ლ- სიგრძე მეტრებში. მაგნიტური ინდუქციის საზომი ერთეულია ტესლა (T).

გალვანომეტრი.

გალვანომეტრი არის მგრძნობიარე მოწყობილობა სუსტი დენების გასაზომად. გალვანომეტრი იყენებს ბრუნვას, რომელიც წარმოიქმნება ცხენის ფორმის მუდმივი მაგნიტის ურთიერთქმედებით მცირე დენის მატარებელ კოჭთან (სუსტი ელექტრომაგნიტი), რომელიც შეჩერებულია მაგნიტის პოლუსებს შორის უფსკრულით. ბრუნვის მომენტი და, შესაბამისად, ხვეულის გადახრა, პროპორციულია დენისა და მთლიანი მაგნიტური ინდუქციისა ჰაერის უფსკრულის, ისე, რომ ინსტრუმენტის მასშტაბი თითქმის წრფივია ხვეულის მცირე გადახრით.

მაგნიტური ძალა და მაგნიტური ველის სიძლიერე.

შემდეგი, უნდა დაინერგოს კიდევ ერთი რაოდენობა, რომელიც ახასიათებს ელექტრული დენის მაგნიტურ ეფექტს. დავუშვათ, რომ დენი გადის გრძელი ხვეულის მავთულში, რომლის შიგნითაც მდებარეობს დამაგნიტირებადი მასალა. მაგნიტირების ძალა არის კოჭში ელექტრული დენის პროდუქტი და მისი შემობრუნების რაოდენობა (ეს ძალა იზომება ამპერებში, რადგან მობრუნებების რაოდენობა არის განზომილებიანი რაოდენობა). მაგნიტური ველის სიძლიერე ჰკოჭის სიგრძის ერთეულზე მაგნიტირების ძალის ტოლია. ამრიგად, ღირებულება ჰიზომება ამპერებში მეტრზე; ის განსაზღვრავს მაგნიტიზაციას, რომელიც შეიძინა მასალის მიერ კოჭის შიგნით.

ვაკუუმურ მაგნიტურ ინდუქციაში ბმაგნიტური ველის სიძლიერის პროპორციულია ჰ:

სადაც მ 0 - ე.წ. მაგნიტური მუდმივი უნივერსალური მნიშვნელობით 4 გვ Ch 10 –7 H/m. ბევრ მასალაში, ღირებულება ბდაახლოებით პროპორციული ჰ. თუმცა, ფერომაგნიტურ მასალებში, თანაფარდობა შორის ბდა ჰგარკვეულწილად უფრო რთული (რაზეც ქვემოთ იქნება განხილული).

ნახ. 1 გვიჩვენებს უბრალო ელექტრომაგნიტს, რომელიც შექმნილია დატვირთვების დასაჭერად. ენერგიის წყაროა DC ბატარეა. ნახატზე ასევე ნაჩვენებია ელექტრომაგნიტის ველის ძალის ხაზები, რომლებიც შეიძლება გამოვლინდეს რკინის ფილების ჩვეულებრივი მეთოდით.

დიდ ელექტრომაგნიტებს რკინის ბირთვით და ძალიან დიდი რაოდენობით ამპერ-მობრუნებით, რომლებიც მუშაობენ უწყვეტ რეჟიმში, აქვთ დიდი მაგნიტირების ძალა. ისინი ქმნიან მაგნიტურ ინდუქციას 6 ტ-მდე პოლუსებს შორის უფსკრული; ეს ინდუქცია შემოიფარგლება მხოლოდ მექანიკური სტრესებით, ხვეულების გათბობით და ბირთვის მაგნიტური გაჯერებით. რიგი გიგანტური ელექტრომაგნიტები (ბირთის გარეშე) წყლის გაგრილებით, ისევე როგორც ინსტალაციები იმპულსური მაგნიტური ველების შესაქმნელად, შეიქმნა P.L. მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის მიერ. ასეთ მაგნიტებზე შესაძლებელი იყო ინდუქციის მიღწევა 50 ტ-მდე. შედარებით მცირე ელექტრომაგნიტი, რომელიც აწარმოებს ველებს 6,2 ტ-მდე, მოიხმარს 15 კვტ ელექტროენერგიას და გაცივებულია თხევადი წყალბადით, შეიქმნა ლოსალამოსის ეროვნულ ლაბორატორიაში. მსგავსი ველები მიიღება კრიოგენურ ტემპერატურაზე.

მაგნიტური გამტარიანობა და მისი როლი მაგნიტიზმში.

მაგნიტური გამტარიანობა მარის მნიშვნელობა, რომელიც ახასიათებს მასალის მაგნიტურ თვისებებს. ფერომაგნიტურ ლითონებს Fe, Ni, Co და მათ შენადნობებს აქვთ ძალიან მაღალი მაქსიმალური გამტარიანობა - 5000-დან (Fe-სთვის) 800000-მდე (სუპერმალოიისთვის). ასეთ მასალებში შედარებით დაბალი ველის სიძლიერეზე ჰხდება დიდი ინდუქციები ბ, მაგრამ ამ სიდიდეებს შორის ურთიერთობა, ზოგადად, არაწრფივია გაჯერების და ჰისტერეზის ფენომენების გამო, რომლებიც განხილულია ქვემოთ. ფერომაგნიტური მასალები მაგნიტებით ძლიერად იზიდავს. ისინი კარგავენ მაგნიტურ თვისებებს კურიის წერტილის ზემოთ ტემპერატურაზე (770°C Fe-სთვის, 358°C Ni-სთვის, 1120°C Co-სთვის) და იქცევიან პარამაგნიტების მსგავსად, რისთვისაც ინდუქცია ხდება. ბდაძაბულობის ძალიან მაღალ მნიშვნელობებამდე ჰმისი პროპორციულია - ზუსტად ისევე, როგორც ვაკუუმში ხდება. ბევრი ელემენტი და ნაერთი პარამაგნიტურია ყველა ტემპერატურაზე. პარამაგნიტური ნივთიერებები ხასიათდება მაგნიტიზებით გარე მაგნიტურ ველში; თუ ეს ველი გამორთულია, პარამაგნიტები უბრუნდებიან არამაგნიტიზებულ მდგომარეობას. ფერომაგნიტებში მაგნიტიზაცია შენარჩუნებულია გარე ველის გამორთვის შემდეგაც.

ნახ. 2 გვიჩვენებს ტიპიური ჰისტერეზის მარყუჟს მაგნიტურად მყარი (მაღალი დანაკარგი) ფერომაგნიტური მასალისთვის. იგი ახასიათებს მაგნიტიურად მოწესრიგებული მასალის დამაგნიტიზაციის ორაზროვან დამოკიდებულებას მაგნიტირების ველის სიძლიერეზე. მაგნიტური ველის სიძლიერის ზრდით საწყისი (ნულოვანი) წერტილიდან ( 1 ) მაგნიტიზაცია მიდის წყვეტილი ხაზის გასწვრივ 1 –2 და ღირებულება მმნიშვნელოვნად იცვლება ნიმუშის მაგნიტიზაციის მატებასთან ერთად. წერტილში 2 გაჯერება მიიღწევა, ე.ი. ინტენსივობის შემდგომი მატებასთან ერთად მაგნიტიზაცია აღარ იზრდება. თუ ჩვენ ახლა თანდათან დავამცირებთ მნიშვნელობას ჰნულამდე, შემდეგ მრუდი ბ(ჰ) აღარ მიჰყვება იმავე გზას, მაგრამ გადის წერტილში 3 , ავლენს, თითქოსდა, მასალის „მეხსიერებას“ „წარსული ისტორიის“ შესახებ, აქედან მომდინარეობს სახელწოდება „ჰისტერეზი“. ცხადია, ამ შემთხვევაში, გარკვეული ნარჩენი მაგნიტიზაცია შენარჩუნებულია (სეგმენტი 1 –3 ). მაგნიტირების ველის მიმართულების საპირისპიროდ შეცვლის შემდეგ, მრუდი AT (ჰ) გადის პუნქტს 4 და სეგმენტი ( 1 )–(4 ) შეესაბამება იძულებით ძალას, რომელიც ხელს უშლის დემაგნიტიზაციას. ღირებულებების შემდგომი ზრდა (- ჰ) მიაქვს ჰისტერეზისის მრუდი მესამე კვადრატამდე - მონაკვეთამდე 4 –5 . ღირებულების შემდგომი შემცირება (- ჰ) ნულამდე და შემდეგ იზრდება დადებითი მნიშვნელობები ჰდახურავს ჰისტერეზის მარყუჟს წერტილების მეშვეობით 6 , 7 და 2 .

მაგნიტურად მძიმე მასალები ხასიათდება ფართო ჰისტერეზის მარყუჟით, რომელიც ფარავს დიაგრამაზე მნიშვნელოვან ფართობს და, შესაბამისად, შეესაბამება ნარჩენი მაგნიტიზაციის (მაგნიტური ინდუქციის) და იძულებითი ძალის დიდ მნიშვნელობებს. ვიწრო ჰისტერეზის მარყუჟი (ნახ. 3) დამახასიათებელია რბილი მაგნიტური მასალებისთვის, როგორიცაა რბილი ფოლადი და სპეციალური შენადნობები მაღალი მაგნიტური გამტარიანობით. ასეთი შენადნობები შეიქმნა ჰისტერეზის გამო ენერგიის დანაკარგების შესამცირებლად. ამ სპეციალური შენადნობების უმეტესობას, ისევე როგორც ფერიტებს, აქვს მაღალი ელექტრული წინააღმდეგობა, რაც ამცირებს არა მხოლოდ მაგნიტურ დანაკარგებს, არამედ ელექტრულ დანაკარგებს მორევის დენებისაგან.

მაღალი გამტარიანობის მქონე მაგნიტური მასალები იწარმოება ადუღებით, რომელიც ხორციელდება დაახლოებით 1000 ° C ტემპერატურაზე, რასაც მოჰყვება ტემპერირება (ეტაპობრივი გაგრილება) ოთახის ტემპერატურამდე. ამ შემთხვევაში, წინასწარი მექანიკური და თერმული დამუშავება, ისევე როგორც ნიმუშში მინარევების არარსებობა, ძალიან მნიშვნელოვანია. მე-20 საუკუნის დასაწყისში სატრანსფორმატორო ბირთვებისთვის. შემუშავდა სილიკონის ფოლადები, ღირებულება მრომელიც გაიზარდა სილიციუმის შემცველობის მატებასთან ერთად. 1915-1920 წლებში გამოჩნდა პერმალოიდები (Ni-ს შენადნობები Fe-სთან ერთად) დამახასიათებელი ვიწრო და თითქმის მართკუთხა ჰისტერეზის მარყუჟით. მაგნიტური გამტარიანობის განსაკუთრებით მაღალი მნიშვნელობები მმცირე ღირებულებებისთვის ჰჰიპერნიული (50% Ni, 50% Fe) და მუ-ლითონი (75% Ni, 18% Fe, 5% Cu, 2% Cr) შენადნობები განსხვავდება, ხოლო პერმინვარში (45% Ni, 30% Fe, 25% Co) ღირებულება მპრაქტიკულად მუდმივია ველის სიძლიერის ცვლილებების ფართო დიაპაზონში. თანამედროვე მაგნიტურ მასალებს შორის უნდა აღვნიშნოთ supermalloy, შენადნობი უმაღლესი მაგნიტური გამტარიანობით (შეიცავს 79% Ni, 15% Fe და 5% Mo).

მაგნეტიზმის თეორიები.

პირველად, იდეა, რომ მაგნიტური ფენომენები საბოლოოდ შემცირდა ელექტრულზე, წარმოიშვა ამპერიდან 1825 წელს, როდესაც მან გამოთქვა იდეა დახურული შიდა მიკროდინების შესახებ, რომლებიც ცირკულირებენ მაგნიტის თითოეულ ატომში. თუმცა, მატერიაში ასეთი დინების არსებობის ყოველგვარი ექსპერიმენტული დადასტურების გარეშე (ელექტრონი აღმოაჩინა ჯ. ტომსონმა მხოლოდ 1897 წელს, ხოლო ატომის სტრუქტურის აღწერა რეზერფორდმა და ბორმა 1913 წელს მისცეს), ეს თეორია „გაქრა. “. 1852 წელს ვ. ვებერი ვარაუდობს, რომ მაგნიტური ნივთიერების თითოეული ატომი არის პაწაწინა მაგნიტი, ანუ მაგნიტური დიპოლი, ასე რომ ნივთიერების სრული მაგნიტიზაცია მიიღწევა, როდესაც ყველა ცალკეული ატომური მაგნიტი გარკვეული თანმიმდევრობით არის დალაგებული (ნახ. 4). , ბ). ვებერი თვლიდა, რომ მოლეკულური ან ატომური „ხახუნი“ ეხმარება ამ ელემენტარულ მაგნიტებს შეინარჩუნონ მოწესრიგება თერმული ვიბრაციების შემაშფოთებელი გავლენის მიუხედავად. მისმა თეორიამ შეძლო აეხსნა სხეულების მაგნიტიზაცია მაგნიტთან შეხებისას, ასევე მათი დემაგნიტიზაცია დარტყმის ან გაცხელებისას; დაბოლოს, მაგნიტების „გამრავლება“ ასევე აიხსნება, როდესაც მაგნიტიზებული ნემსი ან მაგნიტური ღერო დაჭრეს ნაჭრებად. და მაინც ეს თეორია არ ხსნიდა არც ელემენტარული მაგნიტების წარმოშობას და არც გაჯერების და ჰისტერეზის ფენომენებს. ვებერის თეორია გააუმჯობესა 1890 წელს ჯ. ევინგმა, რომელმაც შეცვალა ატომური ხახუნის ჰიპოთეზა ინტერატომური შემზღუდავი ძალების იდეით, რაც ხელს უწყობს ელემენტარული დიპოლების მოწესრიგების შენარჩუნებას, რომლებიც ქმნიან მუდმივ მაგნიტს.

პრობლემისადმი მიდგომა, რომელიც ერთხელ ამპერმა შემოგვთავაზა, მეორე სიცოცხლე მიიღო 1905 წელს, როდესაც პ. ლანჟევინმა ახსნა პარამაგნიტური მასალების ქცევა თითოეულ ატომზე შიდა არაკომპენსირებული ელექტრონის დენის მინიჭებით. ლანჟევინის აზრით, სწორედ ეს დენები ქმნიან პაწაწინა მაგნიტებს, რომლებიც შემთხვევით არის ორიენტირებული, როდესაც გარე ველი არ არის, მაგრამ იძენს მოწესრიგებულ ორიენტაციას მისი გამოყენების შემდეგ. ამ შემთხვევაში, მიახლოება სრულ შეკვეთასთან შეესაბამება მაგნიტიზაციის გაჯერებას. გარდა ამისა, ლანჟევინმა შემოიტანა მაგნიტური მომენტის კონცეფცია, რომელიც ერთი ატომური მაგნიტისთვის ტოლია პოლუსის „მაგნიტური მუხტის“ ნამრავლისა და პოლუსებს შორის მანძილის. ამრიგად, პარამაგნიტური მასალების სუსტი მაგნიტიზმი განპირობებულია ელექტრონის არაკომპენსირებული დენებით შექმნილი მთლიანი მაგნიტური მომენტით.

1907 წელს პ.ვაისმა შემოიტანა „დომენის“ ცნება, რაც მნიშვნელოვანი წვლილი გახდა მაგნეტიზმის თანამედროვე თეორიაში. ვაისმა დომენები წარმოიდგინა, როგორც ატომების პატარა „კოლონიები“, რომლებშიც ყველა ატომის მაგნიტური მომენტები, რატომღაც, იძულებულნი არიან შეინარჩუნონ იგივე ორიენტაცია, ისე, რომ თითოეული დომენი მაგნიტიზებულია გაჯერებამდე. ცალკეულ დომენს შეიძლება ჰქონდეს 0,01 მმ რიგის ხაზოვანი ზომები და, შესაბამისად, 10-6 მმ 3 რიგის მოცულობა. დომენები გამოყოფილია ეგრეთ წოდებული ბლოხის კედლებით, რომელთა სისქე არ აღემატება 1000 ატომურ განზომილებას. "კედელი" და ორი საპირისპიროდ ორიენტირებული დომენი სქემატურად არის ნაჩვენები ნახ. 5. ასეთი კედლები არის „გარდამავალი ფენები“, რომლებშიც იცვლება დომენის დამაგნიტიზაციის მიმართულება.

ზოგად შემთხვევაში, საწყის მაგნიტიზაციის მრუდზე შეიძლება გამოიყოს სამი მონაკვეთი (ნახ. 6). საწყის მონაკვეთში კედელი, გარე ველის მოქმედებით, მოძრაობს ნივთიერების სისქეში, სანამ არ შეხვდება ბროლის გისოსების დეფექტს, რომელიც აჩერებს მას. ველის სიძლიერის გაზრდით, კედელი შეიძლება აიძულოს გადაადგილდეს შუა მონაკვეთზე წყვეტილ ხაზებს შორის. თუ ამის შემდეგ ველის სიძლიერე კვლავ ნულამდე შემცირდება, მაშინ კედლები აღარ დაბრუნდება თავდაპირველ მდგომარეობაში, ასე რომ ნიმუში დარჩება ნაწილობრივ მაგნიტიზებული. ეს ხსნის მაგნიტის ჰისტერეზს. მრუდის ბოლოს, პროცესი მთავრდება ნიმუშის დამაგნიტიზაციის გაჯერებით ბოლო უწესრიგო დომენებში დამაგნიტიზაციის მოწესრიგების გამო. ეს პროცესი თითქმის მთლიანად შექცევადია. მაგნიტური სიმტკიცე გამოიხატება იმ მასალებით, რომლებშიც ატომური გისოსი შეიცავს უამრავ დეფექტს, რაც ხელს უშლის ინტერდომენის კედლების მოძრაობას. ამის მიღწევა შესაძლებელია მექანიკური და თერმული დამუშავებით, მაგალითად, დაფხვნილი მასალის შეკუმშვით და შემდეგ შედუღებით. ალნიკოს შენადნობებსა და მათ ანალოგებში იგივე შედეგი მიიღწევა ლითონების კომპლექსურ სტრუქტურაში შერწყმით.

პარამაგნიტური და ფერომაგნიტური მასალების გარდა, არსებობს მასალები ე.წ. ანტიფერომაგნიტური და ფერომაგნიტური თვისებებით. განსხვავება მაგნეტიზმის ამ ტიპებს შორის ილუსტრირებულია ნახ. 7. დომენების ცნებაზე დაყრდნობით, პარამაგნიტიზმი შეიძლება ჩაითვალოს ფენომენად მაგნიტური დიპოლების მცირე ჯგუფების მასალაში არსებობის გამო, რომლებშიც ცალკეული დიპოლები ძალიან სუსტად ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან (ან საერთოდ არ ურთიერთობენ) და შესაბამისად. გარე ველის არარსებობის შემთხვევაში, ისინი იღებენ მხოლოდ შემთხვევით ორიენტაციას (ნახ. 7, ა). ფერომაგნიტურ მასალებში, თითოეულ დომენში, არის ძლიერი ურთიერთქმედება ცალკეულ დიპოლებს შორის, რაც იწვევს მათ მოწესრიგებულ პარალელურ სწორებას (ნახ. 7, ბ). ანტიფერომაგნიტურ მასალებში, პირიქით, ცალკეულ დიპოლებს შორის ურთიერთქმედება იწვევს მათ ანტიპარალელურ მოწესრიგებულ განლაგებას, ისე რომ თითოეული დომენის ჯამური მაგნიტური მომენტი არის ნული (ნახ. 7, in). დაბოლოს, ფერმაგნიტურ მასალებში (მაგალითად, ფერიტებში) არის პარალელური და ანტიპარალელური შეკვეთა (ნახ. 7, გ), რის შედეგადაც სუსტი მაგნეტიზმი.

დომენების არსებობის ორი დამაჯერებელი ექსპერიმენტული დადასტურებაა. მათგან პირველი არის ე.წ ბარხაუზენის ეფექტი, მეორე კი ფხვნილის ფიგურის მეთოდი. 1919 წელს გ. ბარხაუზენმა დაადგინა, რომ როდესაც გარე ველი გამოიყენება ფერომაგნიტური მასალის ნიმუშზე, მისი მაგნიტიზაცია იცვლება მცირე დისკრეტულ ნაწილებში. დომენის თეორიის თვალსაზრისით, ეს სხვა არაფერია, თუ არა ინტერდომენური კედლის ნახტომის მსგავსი წინსვლა, რომელიც ხვდება ინდივიდუალურ დეფექტებს, რომლებიც აკავებს მას გზაზე. ეს ეფექტი ჩვეულებრივ გამოვლენილია ხვეულის გამოყენებით, რომელშიც მოთავსებულია ფერომაგნიტური ღერო ან მავთული. თუ ძლიერი მაგნიტი მონაცვლეობით მოჰყავთ ნიმუშთან და ამოიღეთ მისგან, ნიმუში იქნება მაგნიტიზებული და ხელახლა მაგნიტიზებული. ნახტომის მსგავსი ცვლილებები ნიმუშის მაგნიტიზაციაში ცვლის მაგნიტურ ნაკადს ხვეულში და მასში აღიძვრება ინდუქციური დენი. ძაბვა, რომელიც წარმოიქმნება ამ შემთხვევაში კოჭში, ძლიერდება და მიეწოდება წყვილი აკუსტიკური ყურსასმენის შეყვანას. ყურსასმენების საშუალებით აღქმული დაწკაპუნებები მიუთითებს მაგნიტიზაციის მკვეთრ ცვლილებაზე.

ფხვნილის ფიგურების მეთოდით მაგნიტის დომენური სტრუქტურის გამოსავლენად, ფერომაგნიტური ფხვნილის კოლოიდური სუსპენზიის წვეთი (ჩვეულებრივ Fe 3 O 4) გამოიყენება მაგნიტიზებული მასალის კარგად გაპრიალებულ ზედაპირზე. ფხვნილის ნაწილაკები ძირითადად დგანან მაგნიტური ველის მაქსიმალური არაჰომოგენურობის ადგილებში - დომენების საზღვრებში. ასეთი სტრუქტურის შესწავლა შესაძლებელია მიკროსკოპის ქვეშ. ასევე შემოთავაზებულია მეთოდი, რომელიც ეფუძნება პოლარიზებული სინათლის გავლას გამჭვირვალე ფერომაგნიტურ მასალაში.

ვაისის მაგნიტიზმის თავდაპირველმა თეორიამ თავისი ძირითადი მახასიათებლებით შეინარჩუნა თავისი მნიშვნელობა დღემდე, თუმცა მიიღო განახლებული ინტერპრეტაცია, რომელიც ეფუძნება არაკომპენსირებული ელექტრონების სპინების კონცეფციას, როგორც ატომური მაგნეტიზმის განმსაზღვრელი ფაქტორი. ელექტრონის შინაგანი მომენტის არსებობის ჰიპოთეზა წამოაყენეს 1926 წელს S. Goudsmit-მა და J. Uhlenbeck-მა და ამჟამად სწორედ ელექტრონები, როგორც სპინის მატარებლები, განიხილება როგორც "ელემენტარული მაგნიტები".

ამ კონცეფციის გასარკვევად განვიხილოთ (ნახ. 8) რკინის თავისუფალი ატომი, ტიპიური ფერომაგნიტური მასალა. მისი ორი ჭურვი ( კდა ლ), ბირთვთან ყველაზე ახლოს, ივსება ელექტრონებით, მათგან პირველზე ორია, ხოლო მეორეზე რვა. AT კ- გარსი, ერთი ელექტრონის სპინი დადებითია, ხოლო მეორე უარყოფითი. AT ლგარსი (უფრო ზუსტად, მის ორ ქვეშელში), რვა ელექტრონიდან ოთხს აქვს დადებითი სპინები, ხოლო დანარჩენ ოთხს აქვს უარყოფითი სპინები. ორივე შემთხვევაში, ერთსა და იმავე გარსში ელექტრონების სპინები მთლიანად იშლება, ასე რომ მთლიანი მაგნიტური მომენტი ნულის ტოლია. AT მ- გარსი, სიტუაცია განსხვავებულია, რადგან მესამე ქვეშელში ექვსი ელექტრონის გამო, ხუთ ელექტრონს აქვს სპინები მიმართული ერთი მიმართულებით და მხოლოდ მეექვსეს - მეორეზე. შედეგად, რჩება ოთხი არაკომპენსირებული სპინი, რაც განსაზღვრავს რკინის ატომის მაგნიტურ თვისებებს. (გარედან ნ-გარსს აქვს მხოლოდ ორი ვალენტური ელექტრონი, რომლებიც არ უწყობს ხელს რკინის ატომის მაგნიტიზმს.) სხვა ფერომაგნიტების მაგნიტიზმი, როგორიცაა ნიკელი და კობალტი, აიხსნება ანალოგიურად. ვინაიდან რკინის ნიმუშში მეზობელი ატომები მჭიდროდ ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან და მათი ელექტრონები ნაწილობრივ კოლექტივიზებულია, ეს ახსნა უნდა ჩაითვალოს მხოლოდ როგორც რეალური სიტუაციის აღწერილობითი, მაგრამ ძალიან გამარტივებული სქემა.

ატომური მაგნიტიზმის თეორიას, რომელიც ეფუძნება ელექტრონის სპინს, მხარს უჭერს ორი საინტერესო გირომაგნიტური ექსპერიმენტით, რომელთაგან ერთი ჩაატარეს ა.აინშტაინმა და ვ. დე ჰაასმა, ხოლო მეორე - ს. ბარნეტმა. ამ ექსპერიმენტებიდან პირველში ფერომაგნიტური მასალის ცილინდრი შეჩერდა, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 9. თუ გრაგნილ მავთულში დენი გადის, მაშინ ცილინდრი ბრუნავს თავისი ღერძის გარშემო. როდესაც დენის მიმართულება (და შესაბამისად მაგნიტური ველი) იცვლება, ის საპირისპირო მიმართულებით ბრუნდება. ორივე შემთხვევაში, ცილინდრის ბრუნვა განპირობებულია ელექტრონის სპინების მოწესრიგებით. ბარნეტის ექსპერიმენტში, პირიქით, შეკიდული ცილინდრი, რომელიც მკვეთრად არის მოყვანილი ბრუნვის მდგომარეობაში, მაგნიტიზებულია მაგნიტური ველის არარსებობის შემთხვევაში. ეს ეფექტი აიხსნება იმით, რომ მაგნიტის ბრუნვის დროს იქმნება გიროსკოპული მომენტი, რომელიც მიდრეკილია ბრუნვის მომენტების ბრუნვისკენ საკუთარი ბრუნვის ღერძის მიმართულებით.

მოკლე დიაპაზონის ძალების ბუნებისა და წარმოშობის უფრო სრულყოფილი ახსნისთვის, რომლებიც აწესრიგებენ მეზობელ ატომურ მაგნიტებს და ეწინააღმდეგებიან თერმული მოძრაობის დარღვევის ეფექტს, უნდა მივმართოთ კვანტურ მექანიკას. ამ ძალების ბუნების კვანტური მექანიკური ახსნა შემოგვთავაზა ვ.ჰაიზენბერგმა 1928 წელს, რომელმაც პოსტულაცია მოახდინა მეზობელ ატომებს შორის გაცვლითი ურთიერთქმედების არსებობა. მოგვიანებით, G. Bethe-მ და J. Slater-მა აჩვენეს, რომ გაცვლის ძალები მნიშვნელოვნად იზრდება ატომებს შორის მანძილის შემცირებით, მაგრამ გარკვეული მინიმალური ინტერატომური მანძილის მიღწევის შემდეგ ისინი ნულამდე ეცემა.

ნივთიერების მაგნიტური თვისებები

მატერიის მაგნიტური თვისებების ერთ-ერთი პირველი ვრცელი და სისტემატური კვლევა ჩაატარა პ.კიურიმ. მან აღმოაჩინა, რომ მათი მაგნიტური თვისებების მიხედვით, ყველა ნივთიერება შეიძლება დაიყოს სამ კლასად. პირველი მოიცავს ნივთიერებებს გამოხატული მაგნიტური თვისებებით, რკინის მსგავსი. ასეთ ნივთიერებებს ფერომაგნიტური ეწოდება; მათი მაგნიტური ველი შესამჩნევია მნიშვნელოვან დისტანციებზე ( სმ. ზემოთ). ნივთიერებები, რომელსაც ეწოდება პარამაგნიტური, მიეკუთვნება მეორე კლასს; მათი მაგნიტური თვისებები ზოგადად ფერომაგნიტური მასალების მსგავსია, მაგრამ გაცილებით სუსტი. მაგალითად, ძლიერი ელექტრომაგნიტის პოლუსების მიზიდულობის ძალას შეუძლია ხელიდან გამოგლიჯოს რკინის ჩაქუჩი და იმავე მაგნიტის მიმართ პარამაგნიტური ნივთიერების მიზიდულობის დასადგენად, როგორც წესი, საჭიროა ძალიან მგრძნობიარე ანალიტიკური ნაშთები. . ბოლო, მესამე კლასში შედის ე.წ. დიამაგნიტური ნივთიერებები. ისინი მოიგერიეს ელექტრომაგნიტით, ე.ი. დიამაგნიტებზე მოქმედი ძალა მიმართულია ფერო- და პარამაგნიტებზე მოქმედი ძალის საპირისპიროდ.

მაგნიტური თვისებების გაზომვა.

მაგნიტური თვისებების შესწავლისას ყველაზე მნიშვნელოვანია ორი ტიპის გაზომვები. პირველი მათგანი არის მაგნიტის მახლობლად ნიმუშზე მოქმედი ძალის გაზომვა; ასე განისაზღვრება ნიმუშის მაგნიტიზაცია. მეორე მოიცავს მატერიის მაგნიტიზაციასთან დაკავშირებული „რეზონანსული“ სიხშირეების გაზომვას. ატომები არის პაწაწინა „გიროსკოპები“ და მაგნიტური ველის პრეცესში (როგორც ჩვეულებრივი მბრუნავი ზედაპირი გრავიტაციით შექმნილი ბრუნვის გავლენის ქვეშ) სიხშირეზე, რომლის გაზომვაც შესაძლებელია. გარდა ამისა, ძალა მოქმედებს თავისუფალ დამუხტულ ნაწილაკებზე, რომლებიც მოძრაობენ სწორი კუთხით მაგნიტური ინდუქციის ხაზებთან, ისევე როგორც ელექტრონის დენზე გამტარში. ის იწვევს ნაწილაკების მოძრაობას წრიულ ორბიტაზე, რომლის რადიუსი მოცემულია

რ = მვ/eB,

სადაც მარის ნაწილაკების მასა, ვ- მისი სიჩქარე ეარის მისი მუხტი და ბარის ველის მაგნიტური ინდუქცია. ასეთი წრიული მოძრაობის სიხშირე უდრის

სადაც ვიზომება ჰერცში ე- კულონებში, მ- კილოგრამებში, ბ- ტესლაში. ეს სიხშირე ახასიათებს დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობას ნივთიერებაში მაგნიტურ ველში. ორივე ტიპის მოძრაობა (პრეცესია და მოძრაობა წრიულ ორბიტებში) შეიძლება აღგზნდეს ველების მონაცვლეობით რეზონანსული სიხშირით, რომელიც ტოლია მოცემული მასალისთვის დამახასიათებელი „ბუნებრივი“ სიხშირეების. პირველ შემთხვევაში, რეზონანსს ეწოდება მაგნიტური, ხოლო მეორეში - ციკლოტრონი (ციკლოტრონის სუბატომური ნაწილაკების ციკლურ მოძრაობასთან მსგავსების გათვალისწინებით).

ატომების მაგნიტურ თვისებებზე საუბრისას, განსაკუთრებული ყურადღება უნდა მიექცეს მათ კუთხურ იმპულსს. მაგნიტური ველი მოქმედებს მბრუნავ ატომურ დიპოლზე, ცდილობს მის როტაციას და ველის პარალელურად დაყენებას. სამაგიეროდ, ატომი იწყებს წინსვლას ველის მიმართულების გარშემო (ნახ. 10) დიპოლური მომენტისა და გამოყენებული ველის სიძლიერეზე დამოკიდებული სიხშირით.

ატომების პრეცესია პირდაპირ ვერ შეინიშნება, ვინაიდან ნიმუშის ყველა ატომი პრეცესია სხვადასხვა ფაზაში. თუმცა, თუ გამოიყენება მცირე მონაცვლეობითი ველი, რომელიც მიმართულია მუდმივი მოწესრიგების ველზე პერპენდიკულარულად, მაშინ მყარდება გარკვეული ფაზური ურთიერთობა პრეცესიულ ატომებს შორის და მათი მთლიანი მაგნიტური მომენტი იწყებს პრეცესას ინდივიდუალური პრეცესიის სიხშირის ტოლი სიხშირით. მაგნიტური მომენტები. დიდი მნიშვნელობა აქვს პრეცესიის კუთხურ სიჩქარეს. როგორც წესი, ეს მნიშვნელობა არის 10 10 Hz/T რიგის ელექტრონებთან დაკავშირებული დამაგნიტიზაციისთვის და 10 7 Hz/T რიგის მაგნიტიზაციისთვის, რომელიც დაკავშირებულია ატომების ბირთვებში დადებით მუხტებთან.

ბირთვული მაგნიტურ-რეზონანსის (NMR) დაკვირვების ინსტალაციის სქემატური დიაგრამა ნაჩვენებია ნახ. 11. შესწავლილი ნივთიერება შეყვანილია პოლუსებს შორის ერთგვაროვან მუდმივ ველში. თუ RF ველი მაშინ აღგზნებულია საცდელი მილის გარშემო პატარა ხვეულით, რეზონანსი შეიძლება მიღწეული იყოს გარკვეული სიხშირით, რომელიც უდრის ნიმუშის ყველა ბირთვული „გიროსკოპის“ პრეცესიის სიხშირეს. გაზომვები მსგავსია რადიოს მიმღების დაყენების კონკრეტული სადგურის სიხშირეზე.

მაგნიტურ-რეზონანსული მეთოდები შესაძლებელს ხდის შეისწავლოს არა მხოლოდ კონკრეტული ატომებისა და ბირთვების მაგნიტური თვისებები, არამედ მათი გარემოს თვისებები. საქმე იმაშია, რომ მაგნიტური ველები მყარ სხეულებში და მოლეკულებში არაერთგვაროვანია, რადგან ისინი დამახინჯებულია ატომური მუხტებით, ხოლო ექსპერიმენტული რეზონანსული მრუდის კურსის დეტალები განისაზღვრება ადგილობრივი ველით იმ რეგიონში, სადაც მდებარეობს წინამორბედი ბირთვი. ეს შესაძლებელს ხდის კონკრეტული ნიმუშის სტრუქტურის თავისებურებების შესწავლას რეზონანსული მეთოდებით.

მაგნიტური თვისებების გაანგარიშება.

დედამიწის ველის მაგნიტური ინდუქციაა 0,5×10 -4 ტ, მაშინ როცა ძლიერი ელექტრომაგნიტის პოლუსებს შორის ველი 2 ტ ან მეტის რიგისაა.

დენების ნებისმიერი კონფიგურაციით შექმნილი მაგნიტური ველი შეიძლება გამოითვალოს ბიოტ-სავარტ-ლაპლასის ფორმულის გამოყენებით დენის ელემენტის მიერ შექმნილი ველის მაგნიტური ინდუქციისთვის. სხვადასხვა ფორმის კონტურებითა და ცილინდრული ხვეულებით შექმნილი ველის გამოთვლა ხშირ შემთხვევაში ძალიან რთულია. ქვემოთ მოცემულია ფორმულები რამდენიმე მარტივი შემთხვევისთვის. ველის მაგნიტური ინდუქცია (ტესლასებში), რომელიც შექმნილია გრძელი სწორი მავთულით დენით მე

მაგნიტიზებული რკინის ღეროს ველი მსგავსია გრძელი სოლენოიდის გარე ველის, ამპერი-ბრუნების რაოდენობა სიგრძის ერთეულზე, რომელიც შეესაბამება ატომების დენს მაგნიტიზებული ღეროს ზედაპირზე, ვინაიდან ღეროს შიგნით არსებული დენები აუქმებს თითოეულს. სხვა გარეთ (სურ. 12). ამპერის სახელით, ასეთ ზედაპირულ დენს ამპერი ეწოდება. მაგნიტური ველის სიძლიერე ჰ ა, შექმნილი ამპერის დენით, უდრის ღეროს ერთეული მოცულობის მაგნიტურ მომენტს მ.

თუ სოლენოიდში ჩასმულია რკინის ჯოხი, გარდა იმისა, რომ სოლენოიდის დენი ქმნის მაგნიტურ ველს ჰატომური დიპოლების დალაგება ღეროს დამაგნიტებულ მასალაში ქმნის მაგნიტიზაციას მ. ამ შემთხვევაში მთლიანი მაგნიტური ნაკადი განისაზღვრება რეალური და ამპერის დენების ჯამით, ასე რომ ბ = მ 0(ჰ + ჰ ა), ან ბ = მ 0(H+M). დამოკიდებულება მ/ჰდაურეკა მაგნიტური მგრძნობელობა და აღინიშნება ბერძნული ასოებით გ; გარის განზომილებიანი სიდიდე, რომელიც ახასიათებს მასალის მაგნიტურ ველში მაგნიტიზების უნარს.

ღირებულება ბ/ჰ, რომელიც ახასიათებს მასალის მაგნიტურ თვისებებს, ეწოდება მაგნიტური გამტარიანობა და აღინიშნება მ ა, და მ ა = მ 0მ, სად მ აარის აბსოლუტური და მ- ფარდობითი გამტარიანობა,

ფერომაგნიტურ ნივთიერებებში მნიშვნელობა გშეიძლება ჰქონდეს ძალიან დიდი მნიშვნელობები - 10 4 ё 10 6-მდე. ღირებულება გპარამაგნიტურ მასალებს აქვთ ნულზე ცოტა მეტი, ხოლო დიამაგნიტურ მასალებს ცოტა ნაკლები. მხოლოდ ვაკუუმში და ძალიან სუსტ ველებში არის რაოდენობები გდა მმუდმივია და არ არის დამოკიდებული გარე ველზე. დამოკიდებულების ინდუქცია ბსაწყისი ჰჩვეულებრივ არაწრფივია და მისი გრაფიკები, ე.წ. მაგნიტიზაციის მრუდები სხვადასხვა მასალისთვის და თუნდაც სხვადასხვა ტემპერატურაზე შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს (ასეთი მრუდების მაგალითები ნაჩვენებია ნახ. 2 და 3).

მატერიის მაგნიტური თვისებები ძალიან რთულია და მათი სტრუქტურის საფუძვლიანად გააზრება მოითხოვს ატომების სტრუქტურის, მოლეკულებში მათი ურთიერთქმედების, აირებში მათი შეჯახების და მყარ და სითხეებში ურთიერთგავლენის საფუძვლიან ანალიზს; სითხეების მაგნიტური თვისებები ჯერ კიდევ ყველაზე ნაკლებად არის შესწავლილი.

ვარსკვლავური მაგნეტიზმის წინა თემის გაგრძელებაში მინდა ვთქვა რაღაც პლანეტაზე. გეოფიზიკის სპეციალურ დარგს, რომელიც სწავლობს დედამიწის მაგნიტური ველის წარმოშობასა და ბუნებას, ეწოდება გეომაგნეტიზმი. ის პლანეტების მაგნიტური ველის წარმოშობას ასე ხსნის:
"საწყისი მაგნიტური ველი ძლიერდება ელექტრული გამტარი ნივთიერების მოძრაობის (ჩვეულებრივ კონვექციური ან ტურბულენტური) შედეგად პლანეტის თხევად ბირთვში ან ვარსკვლავის პლაზმაში.".
ეს ე.წ. მაგნიტური დინამოროგორც განმარტებიდან ხედავთ, ჩვენ ისევ ვსაუბრობთ რაიმე სახის მისტიურ საწყის მაგნიტურ ველზე, რომელიც არის ელექტრომაგნიტიზმის გამომწვევი აგენტი. მაგრამ არსად არის საუბარი იმის შესახებ, თუ საიდან მოდის ეს საწყისი ველი. და ეს ახსნა განიხილება. ყველაზე სწორი.

უცნაურია, რადგან სტატიაში მაგნიტური დინამოს შესახებ პირდაპირ ნათქვამია: " რეალურ პირობებში მაგნიტური დინამო არ არის მიღებულიმის შესაქმნელად საჭიროა ძალიან რთული პირობები და ინსტალაციები. მაშ, საიდან შეიძლება მოვიდეს ასეთი ინსტალაცია მზისა და პლანეტების შიგნიდან? უფრო მეტიც, თითქმის ყველა პლანეტა ფლობს მაგნიტიზმს ამა თუ იმ ხარისხით, რაც იმას ნიშნავს, რომ მის წარმოშობაში არაფერია ზებუნებრივი. და მისი წარმოქმნის პირობები საკმაოდ მარტივი უნდა იყოს.

შემდეგ გადავხედოთ ცალკეულ პლანეტებს:
"დიპოლური მაგნიტური მომენტის შემცირებით პირველ ადგილზეა იუპიტერი და სატურნი, შემდეგ მოდის დედამიწა, მერკური და მარსი, ხოლო დედამიწის მაგნიტურ მომენტთან მიმართებაში მათი მომენტების მნიშვნელობა არის 20000, 500, 1, 3/5000, 3/10000.".

პირველი, რაც იპყრობს თვალს, არის ვენერას არარსებობა სიაში. ვენერას და დედამიწას აქვთ მსგავსი ზომები, საშუალო სიმკვრივე და შინაგანი სტრუქტურაც კი, თუმცა დედამიწას აქვს საკმაოდ ძლიერი მაგნიტური ველი, ხოლო ვენერას არა. თანამედროვე ვარაუდები ვენერას სუსტი მაგნიტური ველის შესახებ არის ის, რომ ვენერას სავარაუდოდ რკინის ბირთვში არ არის კონვექციური დენები. Მაგრამ რატომ? თუ სტრუქტურა იგივეა, რაც დედამიწის სტრუქტურა და ტემპერატურა უფრო მაღალია, მაშინ ბირთვიც უნდა იყოს თხევადი და იგივე ნაკადებით.
გარდა ამისა, ირკვევა, რომ მერკურის მაგნიტური ველი 2-ჯერ აღემატება მარსის, თუმცა ის გაცილებით მცირეა და ამავდროულად თითქმის 2000-ჯერ სუსტია ვიდრე დედამიწის ველი. გამოდის, რომ არც ტემპერატურას და არც პლანეტის ზომას აქვს მნიშვნელობა. იქნებ ბირთვებშია განსხვავება?
დედამიწა, მარსი, ვენერა და მერკური არის კლდოვანი პლანეტები მეტალის ბირთვით. ითვლება, რომ მარსის ბირთვი შეიძლება გაცივებულიყო და გამყარებულიყო. მასზე არ არის ვულკანიზმი, არ არის კონვექცია და ამიტომ მაგნიტური ველი შესუსტდა. თუმცა, გარკვეული მიზეზების გამო, იგი არ იყო დემაგნიტიზებული მთელი ამ ხნის განმავლობაში. ვენერასთან კი პირიქითაა. აქ ტემპერატურაც არის და ვულკანიზმიც, მაგრამ ველი არ არის.
ურანისა და ნეპტუნის მაგნიტური ველები, მზის სისტემის ყველა სხვა პლანეტისგან განსხვავებით, არის არა დიპოლური, არამედ ოთხპოლუსი, ე.ი. მათ აქვთ 2 ჩრდილოეთ და 2 სამხრეთ პოლუსი. ეს საერთოდ არ ჯდება კონვექციის თეორიაში.
ამავე დროს, ითვლება, რომ გაზის გიგანტების პლანეტებს ლითონის ბირთვი საერთოდ არ აქვთ. მაშ, საიდან მოდის მაგნიტური ველი? და პროპორციები ისევ არ იძლევა პასუხს. იუპიტერი და სატურნი დაახლოებით ერთნაირი ზომის და შემადგენლობით არიან, მაგრამ მათი მაგნიტური ველები 40-ჯერ განსხვავდება!
ასევე უნდა გამოირიცხოს მანძილი მზემდე და მისი შესაძლო გავლენა. მერე რა რჩება? და არც ბევრი დარჩა. ჩვენ გვაქვს პირდაპირი მინიშნება - კავშირი ვარსკვლავური და პლანეტარული მაგნეტიზმის ახსნას შორის. მათი საერთო ბუნება. და მიუხედავად იმისა, რომ ეს ბუნება ჯერ კიდევ არ არის ნათელი და არ აქვს ზუსტი მეცნიერული ახსნა, პროცესების საერთოობა ცალსახაა.
როგორც ჩანს, ჯერ კიდევ უნდა ვაღიაროთ პლანეტების მტვრისგან წარმოშობის თეორიის სიცრუე. პროცესების ამგვარმა ერთობლიობამ შეიძლება დაადასტუროს ჩემი დასკვნა, რომ პლანეტები ვარსკვლავების ემისიებია და მათთან ბევრი საერთო აქვთ, კერძოდ, მათ სიღრმეში ისინი ატარებენ ვარსკვლავის ნაწილაკს, რომელმაც დაბადა ისინი, რომელიც თავად არის თეთრი ხვრელის ნაწილი. . მსგავსი პლანეტების მაგნიტური ველის სიძლიერეში ასეთი შეუსაბამობა შეიძლება მოხდეს მათი ასაკობრივი სხვაობის გამო, რაზეც არაერთხელ დავწერე. განდევნის შემდეგ სხვადასხვა პლანეტებმა მიიღეს სხვადასხვა რაოდენობის დაუწვარი ვარსკვლავური მატერია, სადღაც ადრე გამოიყენებოდა და ამიტომ მაგნიტური ველი შესუსტდა, მაგრამ სადღაც ჯერ არა. გაცივებული ლითონის ბირთვი კარგავს მაგნიტიზაციას ისევე სწრაფად, როგორც თხევადი ბირთვი, რომელშიც ვარსკვლავის ნაწილაკმა შეწყვიტა წვა. მაგნიტური დინამო არ არსებობს - ძალიან რთულია იყო ბუნებრივი მოვლენა და მაგნეტიზმი სწრაფად ქრება დატენვის გარეშე.

ვგრძნობ, რომ სულ მალე მეცნიერებას დიდი რევოლუცია ექნება პლანეტებისა და ვარსკვლავების ევოლუციური პროცესების გაგებაში. იცხოვრებდა.

როდესაც დედამიწა ბრუნავს საკუთარი ღერძის გარშემო, გარე ბირთვის თხევადი ფენა საშუალებას აძლევს მანტიას და მყარ ქერქს უფრო სწრაფად ბრუნოს, ვიდრე შიდა ბირთვი. შედეგად, ბირთვში ელექტრონები მოძრაობენ მანტიის და ქერქის ელექტრონებთან შედარებით. ელექტრონების ეს მოძრაობა ქმნის ბუნებრივ დინამოს. ის ქმნის ველის მსგავს მაგნიტურ ველს ინდუქტორები.

დედამიწის მაგნიტური ღერძი დახრილია მისი გეოგრაფიული ღერძის მიმართ დაახლოებით 11° კუთხით. ის განუწყვეტლივ იცვლის დახრის კუთხეს, მაგრამ ისე ნელა, რომ რამდენიმე ათეული ათასი წლის განმავლობაში თითქმის ინარჩუნებს თავის შედარებით პოზიციას.

კომპასის ისარი გარკვეულწილად გადახრილია გეოგრაფიული პოლუსებიდან. კუთხე მაგნიტურ მერიდიანსა და გეოგრაფიულ მერიდიანს შორის მერყეობს ერთი რეგიონიდან მეორეში. მაგნიტური ველის მცირე გადახრები ალბათ ლოკალურია მორევის მოძრაობები გარე ბირთვში, ბირთვისა და მანტიის შეერთების ადგილზე. მსგავსი ეფექტი შეიძლება გამოიწვიოს დედამიწის ქერქში მაგნიტირებული ქანების და მადნების დიდმა სხეულებმა.

გეომაგნიტური ველი გავლენას ახდენს მზის ქარი- მზის მიერ გამოსხივებული ელექტრულად დამუხტული ნაწილაკების ნაკადი. დედამიწის გარე ატმოსფეროში მოხვედრისას ეს ნაწილაკები იწვევენ მცირე ცვლილებებს მის მაგნიტურ ველში დედამიწის ზედაპირთან ახლოს, რომლებიც სისტემურია (როგორც ღამით და დღისით) ან არარეგულარული (მაგნიტური ქარიშხლების მსგავსად).

დედამიწის მაგნიტური ველი წარსულში

პლანეტის მაგნიტური ველის გავლენით კლდეები ფორმირებისას მაგნიტიზირებული იყო და ეს დამაგნიტიზაცია შეინარჩუნა შემდეგ ეპოქებში. ამ ფენომენს ე.წ პალეომაგნეტიზმი. როდესაც თბება, ქვები, როგორც მუდმივი მაგნიტი, კარგავენ მაგნიტიზაციას. გაცივებული ქანები კვლავ მაგნიტიზებულია დედამიწის ველით. ეს ბუნებრივი რემანსი ორიენტირებულია გეომაგნიტური ველის ძალის ხაზების პარალელურად, რომელიც არსებობდა კლდის ფორმირების დროს. მაშასადამე, ველის მიმართულება, რომელიც მოქმედებდა მათი გამაგრების დროს, სამუდამოდ არის აღბეჭდილი კლდეებში, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას შესასწავლად. დედამიწის მაგნიტური ველის გეოლოგიური ისტორია.

პალეომაგნიტური კვლევის ტექნიკა არის ბუნებრივი ნარჩენი მაგნიტიზმის გაზომვა კლდის მასიდან გაბურღულ ცილინდრულ სვეტებში. ნიმუშების მიღებული პალეომაგნიტური კოორდინატები შესაძლებელს ხდის ქანების საწყისი მდებარეობის განსაზღვრას. პალეომაგნიტური კოორდინატებიმაგნიტურ განედებში გამოხატული, გეოგრაფიული განედების მსგავსია (მაგრამ მხოლოდ მაგნიტურ პოლუსთან მიმართებაში) და ეხება მაგნიტური პოლუსის პოზიციას ქანების მაგნიტიზაციის პერიოდში. ასეთი გაზომვების შედეგად მიღებული მონაცემები მიუთითებს იმაზე, რომ დიდი ხნის განმავლობაში მაგნიტური პოლუსები "ხეტიალობდნენ", იცვლიდნენ თავიანთ პოზიციას. კონტინენტებზე ბოძების ხეტიალი სხვადასხვა გზით ფიქსირდება. მაგრამ გეოლოგიური ისტორიის გარკვეული პერიოდის განმავლობაში, სხვადასხვა კონტინენტზე დამკვიდრებული პოლარული მიმართულებები შეიძლება გაერთიანდეს ერთ ხაზზე, თუ ეს კონტინენტები წარმოიდგინეთ სხვა პოზიციებზე, ვიდრე დღევანდელი. სწორედ ამ გზით იყო შესაძლებელი დადგენა და რუკა კონტინენტური დრიფტის ბილიკი. ამ მეთოდით მიღებული შედეგები საკმაოდ კარგად შეესაბამება სხვა მტკიცებულებებს. კონტინენტალური დრიფტი- ზღვის ფსკერზე გავრცელება და პალეოკლიმატური პირობების დამახასიათებელი ქანებისა და ნამარხების შესწავლის შედეგად მიღებული მონაცემები.

მოკლე დროში წარმოქმნილი ქანების რემანენტული მაგნიტიზაციის („წიაღისეული“ მაგნიტური ველის) პოლარობა შებრუნებულია. ეს ფაქტი აიხსნება არა კონტინენტის ბრუნვით 180°-ით (ამას ძალიან დიდი დრო დასჭირდება), არამედ გეომაგნიტური ველის პოლარობის ცვლილება. დედამიწის მაგნიტური ველის მიმართულების ასეთ ცვლილებას უკუქცევა ან ინვერსია ეწოდება. ინვერსიები აღნიშნავენ გეოლოგიური ისტორიის პერიოდების საზღვრებს, რომლის დროსაც გეომაგნიტური ველი ინარჩუნებდა მუდმივ პოლარობას. ეს პერიოდები სხვადასხვა ხანგრძლივობის იყო. რევერსიების ასაკობრივმა დათარიღებამ (ქანებში რადიოაქტიური იზოტოპების დაშლის შესწავლით) შესაძლებელი გახადა პალეომაგნიტური გეოლოგიური დროის მასშტაბის შექმნა. ეს მასშტაბი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ქანების ასაკის დასადგენად მათი რემანენტობის ანალიზით. პალეომაგნიტური დროის შკალის შედარება ზღვის ფსკერის „მაგნიტურ ანომალიებთან“ დაადასტურა გავრცელების ჰიპოთეზა.

მაგნიტური და ელექტრული გამოკვლევა

მაგნიტური მინერალებით მდიდარი მრავალი საბადო სხეული და კლდე ქმნის ძლიერ ადგილობრივ მაგნიტურ ველს. ეს ქონება გამოიყენება მინერალური საბადოების გეოფიზიკურ ძიებაში. მგრძნობიარე ხელსაწყოების - მაგნიტომეტრების დახმარებით ვლინდება მინერალების სამრეწველო ღირებული აკუმულაციები. ასევე არსებობს მეთოდი, რომელიც იყენებს ბუნებრივ ელექტრულ დენებს, რომლებიც წარმოიქმნება დედამიწის ზედაპირსა და მადნის სხეულს შორის მიწისქვეშა წყლების გაჟონვის გამო. ასეთი დინების ურთიერთქმედება გეომაგნიტურ ველთან გაზომვადია და საბადოების აღმოჩენის საფუძველს წარმოადგენს.

დედამიწას აქვს მაგნიტური ველი, რომლის არსებობის მიზეზები დადგენილი არ არის. მაგნიტურ ველს აქვს ორი მაგნიტური პოლუსი და მაგნიტური ღერძი. მაგნიტური პოლუსების პოზიცია არ ემთხვევა გეოგრაფიული პოლუსების პოზიციას. მაგნიტური პოლუსები განლაგებულია ჩრდილოეთ და სამხრეთ ნახევარსფეროებში ასიმეტრიულად ერთმანეთთან შედარებით. ამასთან დაკავშირებით, მათი დამაკავშირებელი ხაზი - დედამიწის მაგნიტური ღერძი ქმნის 11 °-მდე კუთხეს მისი ბრუნვის ღერძით.

დედამიწის მაგნეტიზმი ხასიათდება მაგნიტური ინტენსივობით, დახრილობით და დახრილობით. მაგნიტური სიძლიერე იზომება ერსტედებში.

მაგნიტური დახრილობა არის მაგნიტური ნემსის გადახრის კუთხე გეოგრაფიული მერიდიანიდან მოცემულ ადგილას. ვინაიდან მაგნიტური ნემსი მიუთითებს მაგნიტური მერიდიანის მიმართულებაზე, მაგნიტური დახრილობა შეესაბამება კუთხეს მაგნიტურ და გეოგრაფიულ მერიდიანებს შორის. დახრილობა შეიძლება იყოს აღმოსავლეთით ან დასავლეთით. რუკაზე იდენტური დახრილობების დამაკავშირებელ ხაზებს იზოგონები ეწოდება. დახრილობის იზოგონს ნულის ტოლი ეწოდება ნულოვანი მაგნიტური მერიდიანი. იზოგონები ასხივებენ სამხრეთ ნახევარსფეროს მაგნიტურ პოლუსს და იკრიბებიან ჩრდილოეთ ნახევარსფეროში მაგნიტურ პოლუსზე.

მაგნიტური დახრილობა არის მაგნიტური ნემსის დახრილობის კუთხე ჰორიზონტისკენ. თანაბარი დახრილობის წერტილების დამაკავშირებელ ხაზებს იზოკლინები ეწოდება. ნულოვანი იზოკლინი ეწოდება მაგნიტურ ეკვატორს. იზოკლინები, პარალელების მსგავსად, გადაჭიმულია გრძივი მიმართულებით და იცვლება 0-დან 90°-მდე.

იზოგონებისა და იზოკლინების გლუვი მიმდინარეობა დედამიწის ზედაპირის ზოგიერთ ადგილას საკმაოდ მკვეთრად დარღვეულია, რაც დაკავშირებულია მაგნიტური ანომალიების არსებობასთან. რკინის მადნების დიდი აკუმულაციები შეიძლება გახდეს ასეთი ანომალიების წყარო. ყველაზე დიდი მაგნიტური ანომალიაა კურსკი. მაგნიტური ანომალიები ასევე შეიძლება გამოწვეული იყოს დედამიწის ქერქის რღვევით - რღვევები, უკუ რღვევები, რის შედეგადაც სხვადასხვა მაგნიტური მახასიათებლების მქონე ქანები შედიან კონტაქტში და ა.შ. მაგნიტური ანომალიები ფართოდ გამოიყენება მინერალური საბადოების საძიებლად და სტრუქტურის შესასწავლად წიაღისეული.

მაგნიტური ინტენსივობის, დახრილობის და მიდრეკილების მნიშვნელობები განიცდის ყოველდღიურ და საერო რყევებს (ვარიაციები).

დღის ცვალებადობა გამოწვეულია იონოსფეროს მზის და მთვარის აშლილობით და უფრო გამოხატულია ზაფხულში, ვიდრე ზამთარში და უფრო მეტად დღის განმავლობაში, ვიდრე ღამით. ბევრად უფრო ინტენსიური

საუკუნის ვარიაციები. ითვლება, რომ ისინი გამოწვეულია დედამიწის ბირთვის ზედა ფენებში მომხდარი ცვლილებებით. საერო ვარიაციები სხვადასხვა გეოგრაფიულ წერტილებში განსხვავებულია.

უეცარი, რამდენიმე დღის განმავლობაში, მაგნიტური რყევები (მაგნიტური შტორმები) ასოცირდება მზის აქტივობასთან და ყველაზე ინტენსიურია მაღალ განედებზე.

§ 4. დედამიწის სითბო

დედამიწა სითბოს იღებს ორი წყაროდან: მზისგან და საკუთარი ნაწლავებიდან. დედამიწის ზედაპირის თერმული მდგომარეობა თითქმის მთლიანად დამოკიდებულია მზის მიერ მის გათბობაზე. თუმცა, მრავალი ფაქტორის გავლენით ხდება მზის სითბოს გადანაწილება, რომელიც დაეცა დედამიწის ზედაპირზე. დედამიწის ზედაპირის სხვადასხვა წერტილები იღებენ არათანაბარი რაოდენობით სითბოს დედამიწის ბრუნვის ღერძის დახრილი პოზიციის გამო ეკლიპტიკის სიბრტყესთან მიმართებაში.

ტემპერატურული პირობების შესადარებლად შემოტანილია ცნებები საშუალო დღიური, საშუალო თვიური და საშუალო წლიური ტემპერატურის ცნებები დედამიწის ზედაპირის გარკვეულ ნაწილებში.

ყველაზე მაღალი ტემპერატურის რყევებს განიცდის დედამიწის ზედა ფენა. ზედაპირიდან ღრმად თანდათან მცირდება ყოველდღიური, ყოველთვიური და წლიური ტემპერატურის მერყეობა. დედამიწის ქერქის სისქეს, რომლის შიგნითაც ქანებზე გავლენას ახდენს მზის სითბო, ჰელიოთერმული ზონა ეწოდება. ამ ზონის სიღრმე რამდენიმე მეტრიდან 30 მ-მდე მერყეობს.

მზის თერმული ზონის ქვეშ არის მუდმივი ტემპერატურის სარტყელი, სადაც სეზონური ტემპერატურის რყევები არ მოქმედებს. მოსკოვის მხარეში მდებარეობს 20 მ სიღრმეზე.

მუდმივი ტემპერატურის სარტყლის ქვემოთ არის გეოთერმული ზონა. ამ ზონაში ტემპერატურა სიღრმით იმატებს დედამიწის შიდა სითბოს გამო - საშუალოდ 1°C ყოველ 33 მ-ზე. ამ სიღრმის ინტერვალს ეწოდება "გეოთერმული ნაბიჯი". ტემპერატურის მატებას დედამიწაში 100 მ-ით ჩაღრმავებისას გეოთერმული გრადიენტი ეწოდება. გეოთერმული საფეხურის და გრადიენტის მნიშვნელობები უკუპროპორციულია და განსხვავებულია დედამიწის სხვადასხვა რეგიონისთვის. მათი ნამრავლი არის მუდმივი მნიშვნელობა და უდრის 100-ს. თუ, მაგალითად, ნაბიჯი არის 25 მ, მაშინ გრადიენტი არის 4 °C.

გეოთერმული საფეხურის მნიშვნელობებში განსხვავებები შეიძლება გამოწვეული იყოს ქანების სხვადასხვა რადიოაქტიურობით და თბოგამტარობით, ნაწლავებში ჰიდროქიმიური პროცესებით, ქანების წარმოქმნის ხასიათით, მიწისქვეშა წყლების ტემპერატურით და ოკეანეებიდან და ზღვებიდან დაშორებით.

გეოთერმული ნაბიჯის ღირებულება ფართო დიაპაზონში მერყეობს. პიატიგორსკის მიდამოებში ეს არის 1,5 მ, ლენინგრადი - 19,6 მ, მოსკოვი - 38,4 მ, კარელიაში - 100 მ-ზე მეტი, ვოლგის რეგიონისა და ბაშკირის რეგიონში - 50 მ და ა.შ. 14.

დედამიწის შიდა სითბოს მთავარი წყარო არის ნივთიერებების რადიოაქტიური დაშლა, რომლებიც კონცენტრირებულია ძირითადად დედამიწის ქერქში. ვარაუდობენ, რომ მასში სითბო იზრდება გეოთერმული საფეხურის შესაბამისად 15-20 კმ სიღრმეზე. უფრო ღრმად მკვეთრად იზრდება გეოთერმული საფეხურის ღირებულება. ექსპერტები თვლიან, რომ დედამიწის ცენტრში ტემპერატურა არ აღემატება 4000 ° C-ს. თუ გეოთერმული ნაბიჯის მნიშვნელობა დედამიწის ცენტრისთვის იგივე დარჩებოდა, მაშინ ტემპერატურა 900 კმ სიღრმეზე იქნებოდა 27000 °C, ხოლო დედამიწის ცენტრში დაახლოებით 193000 °C-ს მიაღწევდა.

ხმელეთის მაგნიტიზმი (გეომაგნეტიზმი), დედამიწისა და დედამიწის მახლობლად მდებარე გარე სივრცის მაგნიტური ველი; გეოფიზიკის ფილიალი, რომელიც სწავლობს დედამიწის მაგნიტურ ველს და მასთან დაკავშირებულ მოვლენებს (კლდის მაგნეტიზმი, ტელურული დინებები, ავრორა, დენები დედამიწის იონოსფეროში და მაგნიტოსფეროში).

დედამიწის მაგნიტური ველის შესწავლის ისტორია. მაგნეტიზმის არსებობა ცნობილი იყო უძველესი დროიდან. ითვლება, რომ პირველი კომპასი გამოჩნდა ჩინეთში (გამოჩენის თარიღი სადავოა). მე-15 საუკუნის ბოლოს, ჰ.კოლუმბის მოგზაურობისას, აღმოჩნდა, რომ მაგნიტური დახრილობა განსხვავებულია დედამიწის ზედაპირის სხვადასხვა წერტილში. ამ აღმოჩენამ აღნიშნა ხმელეთის მაგნეტიზმის მეცნიერების განვითარების დასაწყისი. 1581 წელს ინგლისელმა მკვლევარმა რ. ნორმანმა შესთავაზა, რომ კომპასის ნემსი გარკვეულწილად მოტრიალებულია ძალებით, რომელთა წყაროც დედამიწის ზედაპირის ქვეშაა. შემდეგი მნიშვნელოვანი ნაბიჯი იყო W. Gilbert-ის წიგნის "მაგნიტის, მაგნიტური სხეულების და დიდი მაგნიტის - დედამიწაზე" გამოჩენა 1600 წელს, სადაც გაჩნდა იდეა ხმელეთის მაგნეტიზმის მიზეზებზე. 1785 წელს დაიწყო მაგნიტური ველის სიძლიერის გაზომვის მეთოდის შემუშავება, რომელიც ეფუძნება ს. კულონის მიერ შემოთავაზებულ ბრუნვის მეთოდს. 1839 წელს კ.გაუსმა თეორიულად დაასაბუთა მეთოდი პლანეტის მაგნიტური ველის ვექტორის ჰორიზონტალური კომპონენტის გასაზომად. მე-20 საუკუნის დასაწყისში დადგინდა კავშირი დედამიწის მაგნიტურ ველსა და მის სტრუქტურას შორის.

დაკვირვების შედეგად დადგინდა, რომ დედამიწის მაგნიტიზაცია მეტ-ნაკლებად ერთგვაროვანია, ხოლო დედამიწის მაგნიტური ღერძი მის ბრუნვის ღერძთან ახლოსაა. მიუხედავად შედარებით დიდი რაოდენობით ექსპერიმენტული მონაცემებისა და მრავალი თეორიული კვლევისა, ხმელეთის მაგნეტიზმის წარმოშობის საკითხი საბოლოოდ გადაწყვეტილი არ არის. 21-ე საუკუნის დასაწყისისთვის, დედამიწის მაგნიტური ველის დაკვირვებულმა თვისებებმა დაიწყო ჰიდრომაგნიტური დინამოს ფიზიკურ მექანიზმთან დაკავშირება (იხ. მაგნიტური ჰიდროდინამიკა), რომლის მიხედვითაც საწყისი მაგნიტური ველი, რომელიც დედამიწის ბირთვში შეაღწია პლანეტათაშორისი სივრციდან. შეიძლება გაძლიერდეს და დასუსტდეს პლანეტის თხევად ბირთვში მატერიის მოძრაობის შედეგად. ველის გასაძლიერებლად საკმარისია ასეთი მოძრაობის გარკვეული ასიმეტრია. გაძლიერების პროცესი გრძელდება მანამ, სანამ არ იზრდება დანაკარგები საშუალო გათბობისთვის, რაც ხდება დენების სიძლიერის გაზრდის გამო, აბალანსებს ენერგიის შემოდინებას მისი ჰიდროდინამიკური მოძრაობიდან. ანალოგიური ეფექტი შეინიშნება ელექტრული დენის და მაგნიტური ველის წარმოქმნისას თვითაღგზნებულ დინამოში.

დედამიწის მაგნიტური ველის ინტენსივობა.ნებისმიერი მაგნიტური ველის მახასიათებელია მისი სიძლიერის ვექტორი H - მნიშვნელობა, რომელიც არ არის დამოკიდებული საშუალოზე და რიცხობრივად უდრის ვაკუუმში მაგნიტურ ინდუქციას. დედამიწის საკუთარი მაგნიტური ველი (გეომაგნიტური ველი) არის სხვადასხვა წყაროს მიერ შექმნილი ველების ჯამი. ზოგადად მიღებულია, რომ პლანეტის ზედაპირზე H T მაგნიტური ველი შედგება: გლობუსის ერთგვაროვანი მაგნიტიზაციით შექმნილი ველისაგან (დიპოლური ველი, H 0); ველი, რომელიც დაკავშირებულია გლობუსის ღრმა ფენების ჰეტეროგენურობასთან (მსოფლიო ანომალიების ველი, H a); ველი დედამიწის ქერქის ზედა ნაწილების დამაგნიტიზაციის გამო (H to); გარე მიზეზებით გამოწვეული ველი (H B); ვარიაციების ველი (δH), ასევე დაკავშირებულია გლობუსის გარეთ მდებარე წყაროებთან: H T = H o + H c + H a + H c + δH. H 0 + H k ველების ჯამი ქმნის დედამიწის მთავარ მაგნიტურ ველს. მისი წვლილი პლანეტის ზედაპირზე დაკვირვებულ ველში 95%-ზე მეტია. ანომალიური ველი H a (Ha-ს წვლილი H t-ში დაახლოებით 4%) იყოფა რეგიონული ხასიათის ველად (რეგიონული ანომალია), რომელიც ვრცელდება დიდ ტერიტორიებზე და ლოკალური ხასიათის ველად (ლოკალური ანომალია). . ველების ჯამი H 0 + H k + H და ხშირად უწოდებენ ნორმალურ ველს (H n). ვინაიდან H მცირეა H o და H k-თან შედარებით (დაახლოებით H t-ის 1%), ნორმალური ველი პრაქტიკულად ემთხვევა მთავარ მაგნიტურ ველს. რეალურად დაკვირვებული ველი (მინუს δH ვარიაციების ველი) არის ნორმალური და ანომალიური მაგნიტური ველების ჯამი: Ht = Hn + Ha. დედამიწის ზედაპირზე ველის ამ ორ ნაწილად დაყოფის ამოცანა გაურკვეველია, რადგან დაყოფა შეიძლება განხორციელდეს უსასრულო რაოდენობის გზით. ამ პრობლემის ცალსახა გადაწყვეტისთვის საჭიროა ინფორმაცია დედამიწის მაგნიტური ველის თითოეული კომპონენტის წყაროების შესახებ. 21-ე საუკუნის დასაწყისისთვის დადგინდა, რომ ანომალიური მაგნიტური ველის წყაროები არის დამაგნიტებული ქანები, რომლებიც მდებარეობს დედამიწის რადიუსთან შედარებით მცირე სიღრმეზე. მთავარი მაგნიტური ველის წყარო მდებარეობს დედამიწის რადიუსის ნახევარზე მეტ სიღრმეზე. მრავალრიცხოვანი ექსპერიმენტული მონაცემები შესაძლებელს ხდის დედამიწის მაგნიტური ველის მათემატიკური მოდელის აგებას მისი სტრუქტურის ფორმალური შესწავლის საფუძველზე.

ხმელეთის მაგნეტიზმის ელემენტები.ვექტორის H t კომპონენტებად დასაშლელად, ჩვეულებრივ გამოიყენება მართკუთხა კოორდინატთა სისტემა O (ფიგურა) ველის საზომი წერტილით. ამ სისტემაში Ox ღერძი ორიენტირებულია გეოგრაფიული მერიდიანის მიმართულებით ჩრდილოეთით, Oy ღერძი ორიენტირებულია პარალელის მიმართულებით აღმოსავლეთისაკენ, Oz ღერძი მიმართულია ზემოდან ქვემოდან დედამიწის ცენტრისკენ. . H T-ის პროექციას Ox ღერძზე ეწოდება ველის ჩრდილოეთ კომპონენტს, პროექციას Oy ღერძზე ეწოდება აღმოსავლეთ კომპონენტს, პროექციას Oz ღერძზე ეწოდება ვერტიკალურ კომპონენტს; ისინი აღნიშნავენ შესაბამისად X, Y, Z. H t-ის პროექცია xy სიბრტყეზე აღინიშნება როგორც H და ეწოდება ველის ჰორიზონტალურ კომპონენტს. ვერტიკალურ სიბრტყეს, რომელიც გადის ვექტორში H t და Oz ღერძზე, ეწოდება მაგნიტური მერიდიანის სიბრტყეს, ხოლო კუთხეს გეოგრაფიულ და მაგნიტურ მერიდიანებს შორის ეწოდება მაგნიტური დახრილობა, რომელიც აღინიშნება D-ით. თუ ვექტორი H გადახრილია მიმართულებიდან. Ox ღერძის აღმოსავლეთით, დახრილობა იქნება დადებითი (აღმოსავლეთის დახრილობა), ხოლო თუ დასავლეთით - უარყოფითი (დასავლეთის დახრილობა). H და H t ვექტორებს შორის კუთხეს მაგნიტური მერიდიანის სიბრტყეში ეწოდება მაგნიტური მიდრეკილება და აღინიშნება I-ით. I დახრილობა დადებითია, როდესაც ვექტორი H t მიმართულია დედამიწის ზედაპირიდან ქვევით, რაც ხდება დედამიწის ჩრდილოეთ ნახევარსფერო და უარყოფითი, როდესაც H t მიმართულია ზემოთ, ანუ სამხრეთ ნახევარსფეროში. დახრილობა, დახრილობა, ჰორიზონტალური, ვერტიკალური, ჩრდილოეთი, აღმოსავლური კომპონენტები ეწოდება ხმელეთის მაგნეტიზმის ელემენტებს, რომლებიც შეიძლება ჩაითვალოს ვექტორის ბოლოს H t კოორდინატებად სხვადასხვა კოორდინატულ სისტემაში (მართკუთხა, ცილინდრული და სფერული).

ხმელეთის მაგნეტიზმის არც ერთი ელემენტი არ რჩება დროში მუდმივი: მათი სიდიდე იცვლება საათიდან საათამდე და წლიდან წლამდე. ასეთ ცვლილებებს ხმელეთის მაგნიტიზმის ელემენტების ვარიაციებს უწოდებენ (იხ. მაგნიტური ვარიაციები). ცვლილებები, რომლებიც ხდება მოკლე დროში (დაახლოებით ერთი დღის განმავლობაში) პერიოდულია; მათი პერიოდები, ამპლიტუდები და ფაზები უკიდურესად მრავალფეროვანია. ელემენტების საშუალო წლიური მნიშვნელობების ცვლილებები ერთფეროვანია; მათი პერიოდულობა ვლინდება მხოლოდ დაკვირვებების ძალიან დიდი ხანგრძლივობით (მრავალი ათეული და ასეული წლის რიგით). მაგნიტური ინდუქციის ნელ ვარიაციებს სეკულარული ეწოდება; მათი ღირებულება არის დაახლოებით 10 -8 ტონა წელიწადში. ელემენტების საერო ვარიაციები ასოცირდება ველის წყაროებთან, რომლებიც დევს გლობუსის შიგნით და გამოწვეულია იმავე მიზეზებით, როგორც თავად დედამიწის მაგნიტური ველი. პერიოდული ხასიათის სწრაფი ცვალებადობა გამოწვეულია ელექტრული დენებით დედამიწის მახლობლად გარემოში (იხ. იონოსფერო, მაგნიტოსფერო) და ძალიან განსხვავდება ამპლიტუდაში.

დედამიწის მაგნიტური ველის თანამედროვე კვლევები. 21-ე საუკუნის დასაწყისისთვის ჩვეულებრივია გამოვყოთ შემდეგი მიზეზები, რომლებიც იწვევენ ხმელეთის მაგნიტიზმს. მთავარი მაგნიტური ველის წყარო და მისი საერო ვარიაციები მდებარეობს პლანეტის ბირთვში. ანომალიური ველი გამოწვეულია თხელ ზედა ფენაში არსებული წყაროების ერთობლიობით, რომელსაც დედამიწის მაგნიტურად აქტიური გარსი ეწოდება. გარე ველი დაკავშირებულია წყაროებთან დედამიწის მახლობლად მდებარე სივრცეში. გარეგანი წარმოშობის ველს უწოდებენ დედამიწის ალტერნატიულ ელექტრომაგნიტურ ველს, რადგან ის არა მხოლოდ მაგნიტური, არამედ ელექტრულიცაა. მთავარ და ანომალიურ ველებს ხშირად აერთიანებს საერთო პირობითი ტერმინი „მუდმივი გეომაგნიტური ველი“.

გეომაგნიტური ველის შესწავლის მთავარი მეთოდი არის პირდაპირი დაკვირვება მაგნიტური ველის სივრცით განაწილებაზე და მის ვარიაციებზე დედამიწის ზედაპირზე და დედამიწის მახლობლად სივრცეში. დაკვირვებები მცირდება ხმელეთის მაგნეტიზმის ელემენტების გაზომვამდე სივრცის სხვადასხვა წერტილში და ეწოდება მაგნიტური გამოკვლევები. გადაღების ადგილიდან გამომდინარე, ისინი იყოფა სახმელეთო, საზღვაო (ჰიდრომაგნიტური), ჰაერი (აერომაგნიტური) და თანამგზავრი. კვლევებით დაფარული ტერიტორიის სიდიდიდან გამომდინარე, განასხვავებენ გლობალურ, რეგიონულ და ლოკალურ კვლევებს. გაზომილი ელემენტების მიხედვით, კვლევები იყოფა მოდულებად (T- გამოკითხვები, რომლებშიც იზომება ველის ვექტორის მოდული) და კომპონენტად (იზომება ამ ვექტორის მხოლოდ ერთი ან რამდენიმე კომპონენტი).

დედამიწის მაგნიტურ ველზე გავლენას ახდენს მზის პლაზმის ნაკადი - მზის ქარი. მზის ქარის დედამიწის მაგნიტურ ველთან ურთიერთქმედების შედეგად წარმოიქმნება დედამიწის მახლობლად მდებარე მაგნიტური ველის გარე საზღვარი (მაგნიტოპაუზა), რომელიც ზღუდავს დედამიწის მაგნიტოსფეროს. მაგნიტოსფეროს ფორმა მუდმივად იცვლება მზის ქარის გავლენის ქვეშ, რომლის ენერგიის ნაწილი მასში აღწევს და გადადის დედამიწის მახლობლად არსებულ სისტემებში. დედამიწის მაგნიტურ ველში დროთა განმავლობაში ცვლილებებს, რომლებიც გამოწვეულია ამ მიმდინარე სისტემების მოქმედებით, გეომაგნიტური ვარიაციები ეწოდება და განსხვავდება როგორც ხანგრძლივობით, ასევე ლოკალიზაციით. დროებითი ვარიაციის მრავალი განსხვავებული ტიპი არსებობს, თითოეულს თავისი მორფოლოგია აქვს. მზის ქარის მოქმედებით, დედამიწის მაგნიტური ველი დამახინჯებულია და იძენს „კუდს“ მზის მიმართულებით, რომელიც ვრცელდება ასობით ათასი კილომეტრის მანძილზე, სცილდება მთვარის ორბიტას.

დედამიწის დიპოლური მაგნიტური მომენტი არის დაახლოებით 8·10 22A·m 2 და მუდმივად მცირდება. პლანეტის ზედაპირზე გეომაგნიტური ველის საშუალო ინდუქცია არის დაახლოებით 5·10 -5 ტ. დედამიწის მთავარი მაგნიტური ველი (დედამიწის სამ რადიუსზე ნაკლებ მანძილზე მისი ცენტრიდან) ფორმაში ახლოს არის ეკვივალენტური მაგნიტური დიპოლის ველთან, რომლის ცენტრი გადაადგილებულია დედამიწის ცენტრთან შედარებით. დაახლოებით 500 კმ წერტილის მიმართულებით კოორდინატები 18 ° ჩრდილოეთის განედი და 147.8 ° აღმოსავლეთ გრძედის. ამ დიპოლის ღერძი დედამიწის ბრუნვის ღერძისკენ არის დახრილი 11,5°-ით. ამავე კუთხით გეომაგნიტური პოლუსები გამოყოფილია შესაბამისი გეოგრაფიული პოლუსებისგან. ამავე დროს, სამხრეთ გეომაგნიტური პოლუსი მდებარეობს ჩრდილოეთ ნახევარსფეროში.

ხმელეთის მაგნეტიზმის ელემენტების ცვლილებების ფართომასშტაბიანი დაკვირვებები ტარდება მაგნიტურ ობსერვატორიებში, რომლებიც ქმნიან მსოფლიო ქსელს. გეომაგნიტური ველის ვარიაციები აღირიცხება სპეციალური ინსტრუმენტებით, გაზომვის მონაცემები მუშავდება და იგზავნება მსოფლიო მონაცემთა შეგროვების ცენტრებში. ხმელეთის მაგნიტიზმის ელემენტების სივრცითი განაწილების სურათის ვიზუალური წარმოდგენისთვის აგებულია კონტურული რუქები, ანუ რუკაზე დამაკავშირებელი წერტილები ხმელეთის მაგნეტიზმის ამა თუ იმ ელემენტის იგივე მნიშვნელობებით (იხ. რუქები) . იდენტური მაგნიტური დახრილობის წერტილების დამაკავშირებელ მრუდებს ეწოდება იზოგონები, იდენტური მაგნიტური დახრილობების მრუდებს იზოკლინები, Ht ვექტორის იდენტურ ჰორიზონტალურ ან ვერტიკალურ, ჩრდილოეთ ან აღმოსავლეთ კომპონენტებს ეწოდება შესაბამისი კომპონენტების იზოდინამიკა. თანაბარი ველის ცვლილებების ხაზებს ჩვეულებრივ იზოპორებს უწოდებენ; თანაბარი ველის მნიშვნელობების ხაზები (ანომალიური ველის რუქებზე) - იზოანომალიები.

ხმელეთის მაგნეტიზმის კვლევების შედეგები გამოიყენება დედამიწისა და დედამიწის მახლობლად სივრცის შესასწავლად. ქანების მაგნიტიზაციის ინტენსივობისა და მიმართულების გაზომვები საშუალებას იძლევა ვიმსჯელოთ დროთა განმავლობაში გეომაგნიტური ველის ცვლილებაზე, რაც წარმოადგენს ძირითად ინფორმაციას მათი ასაკის დასადგენად და ლითოსფერული ფირფიტების თეორიის შემუშავებისთვის. მონაცემები გეომაგნიტური ვარიაციების შესახებ გამოიყენება მინერალების მაგნიტური ძიებისას. დედამიწის მახლობლად მდებარე სივრცეში, დედამიწის ზედაპირიდან ათასი ან მეტი კილომეტრის დაშორებით, მისი მაგნიტური ველი აფერხებს კოსმოსურ სხივებს და იცავს პლანეტაზე არსებულ მთელ სიცოცხლეს მყარი გამოსხივებისგან.

ლიტ.: იანოვსკი B. M. ხმელეთის მაგნეტიზმი. ლ., 1978; კალინინი Yu. D. საერო გეომაგნიტური ვარიაციები. ნოვოსიბ., 1984; კოლესოვა VI მაგნიტური კარტოგრაფიის ანალიტიკური მეთოდები. მ., 1985; Parkinson W. შესავალი გეომაგნიტიზმში. მ., 1986 წ.