Magneter och materiens magnetiska egenskaper. Föreläsning: Jordmagnetism och dess betydelse Jordmagnetism och dess egenskaper
Material från Uncyclopedia
Jorden har egenskaper som gör att vi kan betrakta vår planet som en magnet med två poler (nord och söder). Det finns ett magnetfält runt jorden. Huvuddelen av det skapas av källor som finns inuti jorden. Den södra magnetiska polen ligger på norra halvklotet på Boothia-halvön, i norra Kanada, och den norra är på södra halvklotet i Antarktis, på öns meridian. Tasmanien.
Magnetfältet manifesteras tydligt i effekten på kompassens magnetiska nål. Från den ena magnetiska polen till den andra finns det kraftlinjer som kretsar runt jordklotet. Planen som magnetiska linjer ligger i bildar magnetiska meridianer.
Kompassnålens riktning mot den magnetiska polen (magnetisk meridian) på jordytan sammanfaller inte med den geografiska meridianens riktning. En vinkel bildas mellan dem, som kallas magnetisk deklination. Varje plats på jordens yta har sin egen deklinationsvinkel. När magnetnålen avviker åt öster anses deklinationen vara östlig (positiv), och när den avviker åt väster anses den vara västlig (negativ). Genom att känna till deklinationen av den magnetiska nålen på en given plats kan du enkelt bestämma riktningen för den sanna (geografiska) meridianen. Och om latituden också är känd, bestäms de geografiska koordinaterna, eller platsen för punkten. Eftersom de magnetiska polerna är placerade inuti jorden är magnetnålen inte placerad horisontellt, utan lutar mot horisonten. Vinkeln för denna lutning, det vill säga vinkeln mellan magnetfältlinjernas riktning och horisontalplanet, kallas magnetisk lutning. När du närmar dig de magnetiska polerna ökar lutningsvinkeln. Vid den magnetiska polen intar den magnetiska nålen en vertikal position och den magnetiska lutningen når 90° vid polerna. Nära den magnetiska ekvatorn är den noll.
I vissa områden på jorden skiljer sig värdena som kännetecknar magnetfältet kraftigt från medelvärdena. Dessa platser där kompassnålen visar en onormal deklination kallas magnetiska anomalier. De flesta av dem förklaras av förekomsten av bergarter som innehåller järnmalm. Ett antal magnetiska anomalier är kända på Sovjetunionens territorium: Kursk, Krivoy Rog, etc.
Ibland kan du observera oregelbundna svängningar av magnetnålen. Sådana snabba avvikelser från dess normala position orsakas av magnetiska stormar associerade med höghastighetsinvasionen av elektriskt laddade partiklar som sänds ut av solen i jordens atmosfär. Denna förstärkning av magnetfältet verkar på nålen. Resultatet av magnetiska stormar är norrsken (se Atmosfäriska optiska och elektriska fenomen). Jordens magnetfält sträcker sig upp till 60 tusen km över jordens yta; Det utrymme som är fyllt med ett magnetfält kallas jordens magnetosfär. Denna sfär fångar upp elektriskt laddade partiklar som flyger från solen, som bildar jordens strålningsbälten.
JORDMAGNETISM (geomagnetism), jordens magnetfält och rymden nära jorden; en gren av geofysiken som studerar jordens magnetfält och relaterade fenomen (magnetism av stenar, telluriska strömmar, norrsken, strömmar i jonosfären och jordens magnetosfär).
Historia om studiet av jordens magnetfält. Förekomsten av magnetism har varit känd sedan urminnes tider. Man tror att den första kompassen dök upp i Kina (datumet för dess utseende är omtvistat). I slutet av 1400-talet, under H. Columbus resa, konstaterades att den magnetiska deklinationen är olika för olika punkter på jordens yta. Denna upptäckt markerade början på utvecklingen av vetenskapen om jordmagnetism. År 1581 föreslog den engelske forskaren R. Norman att kompassnålen vrids på ett visst sätt av krafter vars källa ligger under jordens yta. Nästa viktiga steg var uppkomsten år 1600 av W. Gilberts bok "On the Magnet, Magnetic Bodies and the Great Magnet - the Earth", som gav en uppfattning om orsakerna till jordmagnetism. 1785 påbörjades utvecklingen av en metod för att mäta magnetfältstyrka, baserad på vridmomentmetoden som föreslagits av C. Coulomb. År 1839 underbyggde K. Gauss teoretiskt metoden för att mäta den horisontella komponenten av planetens magnetfältsvektor. I början av 1900-talet bestämdes sambandet mellan jordens magnetfält och dess struktur.
Som ett resultat av observationer fann man att magnetiseringen av jordklotet är mer eller mindre enhetlig, och jordens magnetiska axel är nära dess rotationsaxel. Trots den relativt stora mängden experimentella data och många teoretiska studier har frågan om ursprunget till jordmagnetism inte blivit helt löst. I början av 2000-talet började de observerade egenskaperna hos jordens magnetfält att förknippas med den fysiska mekanismen för den hydromagnetiska dynamo (se Magnetisk hydrodynamik), enligt vilken det initiala magnetfältet som trängde in i jordens kärna från interplanetär rymden kan förstärkas och försvagas som ett resultat av materiens rörelse i planetens flytande kärna. För att förbättra fältet är närvaron av en viss asymmetri av sådan rörelse tillräcklig. Förstärkningsprocessen fortsätter tills ökningen av förluster för uppvärmning av mediet, på grund av en ökning av strömstyrkan, balanserar inflödet av energi som anländer på grund av dess hydrodynamiska rörelse. En liknande effekt observeras när elektrisk ström och magnetfält genereras i en självexciterad dynamo.
Jordens magnetiska fältstyrka. En egenskap hos varje magnetfält är vektorn för dess intensitet H - ett värde som inte beror på mediet och är numeriskt lika med den magnetiska induktionen i ett vakuum. Jordens eget magnetfält (geomagnetiskt fält) är summan av fält som skapas av olika källor. Det är allmänt accepterat att magnetfältet H T på planetens yta består av: fältet som skapas av den likformiga magnetiseringen av jordklotet (dipolfält, H 0); fält associerat med heterogeniteten hos de djupa lagren av jordklotet (fält av globala anomalier, Ha); fält orsakat av magnetiseringen av de övre delarna av jordskorpan (Hc); fält orsakat av yttre orsaker (Н В); variationsfält (δН), även förknippade med källor utanför jordklotet: Н Т = Н о + Н к + Н а + Н в + δН. Summan av fälten H 0 + H k bildar jordens huvudmagnetfält. Dess bidrag till fältet som observeras på planetens yta är mer än 95%. Det anomala H a-fältet (H a-bidraget till H t är ca 4%) delas in i ett fält av regional karaktär (regional anomali), spridda över stora områden, och ett fält av lokal karaktär (lokal anomali). Summan av fälten H 0 + N k + N a kallas ofta för normalfältet (H n). Eftersom H in är litet jämfört med H o och H k (ca 1 % av H t), sammanfaller det normala fältet praktiskt taget med huvudmagnetfältet. Det faktiskt observerade fältet (minus variationsfältet δН) är summan av de normala och anomala magnetfälten: Нт = Нн + На. Problemet med att dela upp fältet på jordens yta i dessa två delar är osäkert, eftersom uppdelningen kan utföras på ett oändligt antal sätt. För att lösa detta problem entydigt är information om källorna till var och en av komponenterna i jordens magnetfält nödvändig. I början av 2000-talet fastställdes det att källorna till det anomala magnetfältet är magnetiserade stenar belägna på små djup jämfört med jordens radie. Källan till huvudmagnetfältet ligger på ett djup av mer än halva jordens radie. Många experimentella data gör det möjligt att konstruera en matematisk modell av jordens magnetfält, baserad på en formell studie av dess struktur.
Element av jordisk magnetism. För att dekomponera vektorn Ht i dess komponenter används vanligtvis ett rektangulärt koordinatsystem med origo vid fältmätpunkten O (figur). I detta system är Ox-axeln orienterad i riktning mot den geografiska meridianen i norr, Oy-axeln är orienterad i riktning mot parallellen mot öst och Oz-axeln är riktad uppifrån och ned mot mitten av klot. Projektionen av HT på Ox-axeln kallas den norra komponenten av fältet, projektionen på Oy-axeln är den östra komponenten och projektionen på Oz-axeln är den vertikala komponenten; de betecknas med X, Y, Z. Projektionen av H t på xy-planet betecknas som H och kallas fältets horisontella komponent. Det vertikala planet som går genom vektorn H t och Oz-axeln kallas planet för den magnetiska meridianen, och vinkeln mellan de geografiska och magnetiska meridianerna är den magnetiska deklinationen, betecknad med D. Om vektorn H avviker från riktningen för Ox-axeln i öster kommer deklinationen att vara positiv (östlig deklination), och om den västerut - negativ (västlig deklination). Vinkeln mellan vektorerna Н och Нт i den magnetiska meridianens plan kallas den magnetiska lutningen och betecknas med I. Lutningen I är positiv när vektorn Нт är riktad nedåt från jordytan, vilket är fallet i den nordliga Jordens halvklot, och negativ när Нт är riktad uppåt, det vill säga på södra halvklotet. Deklination, lutning, horisontella, vertikala, nordliga, östliga komponenter kallas elementen för jordmagnetism, som kan betraktas som koordinaterna för änden av vektorn Ht i olika koordinatsystem (rektangulära, cylindriska och sfäriska).
Inget av elementen i jordisk magnetism förblir konstant över tiden: deras storlek varierar från timme till timme och från år till år. Sådana förändringar kallas variationer i elementen i jordmagnetism (se Magnetiska variationer). Förändringar som sker under en kort tidsperiod (ungefär en dag) är periodiska; deras perioder, amplituder och faser är extremt olika. Förändringar i de genomsnittliga årliga värdena för element är monotona; deras periodicitet avslöjas först efter en mycket lång observationsperiod (i storleksordningen många tiotals och hundratals år). Långsamma variationer i magnetisk induktion kallas sekulära variationer; deras värde är cirka 10 -8 T/år. Sekulära variationer av element är förknippade med fältkällor som ligger inuti jordklotet och orsakas av samma orsaker som själva jordens magnetfält. Flyktiga variationer av periodisk karaktär orsakas av elektriska strömmar i jordnära miljö (se Jonosfär, Magnetosfär) och varierar mycket i amplitud.
Moderna studier av jordens magnetfält. I början av 2000-talet var det vanligt att identifiera följande orsaker som orsakade jordisk magnetism. Källan till huvudmagnetfältet och dess sekulära variationer ligger i planetens kärna. Det anomala fältet orsakas av en kombination av källor i det tunna övre lagret, som kallas jordens magnetiskt aktiva skal. Det yttre fältet är associerat med källor i jordens närhet. Fältet med externt ursprung kallas jordens växlande elektromagnetiska fält, eftersom det inte bara är magnetiskt utan också elektriskt. De huvudsakliga och anomala fälten kombineras ofta under den gemensamma termen "konstant geomagnetiskt fält".
Den huvudsakliga metoden för att studera det geomagnetiska fältet är direkt observation av den rumsliga fördelningen av magnetfältet och dess variationer på jordens yta och i rymden nära jorden. Observationer kommer ner till mätningar av elementen i jordmagnetism vid olika punkter i rymden och kallas magnetiska undersökningar. Beroende på platsen för inspelningen är de indelade i terrestra, hav (hydromagnetisk), luftburen (aeromagnetisk) och satellit. Beroende på storleken på det territorium som undersökningen täcker, särskiljs globala, regionala och lokala undersökningar. Baserat på de element som mäts delas undersökningarna in i modulära (T-mätningar, där fältvektorns modul mäts) och komponent (endast en eller flera komponenter i denna vektor mäts).
Jordens magnetfält påverkas av flödet av solplasma - solvinden. Som ett resultat av solvindens växelverkan med jordens magnetfält bildas den yttre gränsen för det jordnära magnetfältet (magnetopaus), vilket begränsar jordens magnetosfär. Formen på magnetosfären förändras ständigt under påverkan av solvinden, vars energi tränger in i den och överförs till nuvarande system som finns i rymden nära jorden. Förändringar i jordens magnetfält över tid orsakade av verkan av dessa strömsystem kallas geomagnetiska variationer och skiljer sig både i deras varaktighet och i lokalisering. Det finns många olika typer av tidsvariationer, var och en med sin egen morfologi. Under påverkan av solvinden förvrängs jordens magnetfält och får ett "spår" i riktning från solen, som sträcker sig över hundratusentals kilometer och går bortom månens omloppsbana.
Jordens magnetiska dipolmoment är cirka 8·10 22 A·m 2 och minskar konstant. Den genomsnittliga induktionen av det geomagnetiska fältet på planetens yta är cirka 5·10 -5 T. Jordens huvudmagnetiska fält (på ett avstånd av mindre än tre jordradier från dess centrum) är i form nära fältet för en ekvivalent magnetisk dipol, vars centrum är förskjutet i förhållande till jordens centrum med cirka 500 km i riktning mot en punkt med koordinaterna 18° nordlig latitud och 147,8° östlig longitud Denna dipols axel lutar mot jordens rotationsaxel med 11,5°. De geomagnetiska polerna är separerade med samma vinkel från motsvarande geografiska poler. Dessutom är den sydliga geomagnetiska polen belägen på norra halvklotet.
Storskaliga observationer av förändringar i elementen i jordens magnetism utförs i magnetiska observatorier som bildar ett globalt nätverk. Variationer i det geomagnetiska fältet registreras av speciella instrument, mätdata bearbetas och skickas till världens datainsamlingscenter. För att visuellt representera bilden av den rumsliga fördelningen av elementen i jordmagnetism, konstrueras kartor av isoliner, det vill säga kurvor som förbinder punkter på kartan med samma värden för ett eller annat element av jordmagnetism (se kartor). Kurvor som förbinder punkter med identiska magnetiska deklinationer kallas isogoner, kurvor med identiska magnetiska lutningar kallas isokliner, och identiska horisontella eller vertikala, nordliga eller östra komponenter i vektorn Ht kallas isodynamik för motsvarande komponenter. Linjer med lika fältförändringar kallas vanligtvis isoporer; linjer med lika fältvärden (på anomala fältkartor) är isoanomalier.
Resultaten av studier av jordmagnetism används för att studera jorden och rymden nära jorden. Mätningar av intensiteten och riktningen för magnetisering av bergarter gör det möjligt att bedöma förändringen i det geomagnetiska fältet över tiden, vilket fungerar som nyckelinformation för att bestämma deras ålder och utveckla teorin om litosfäriska plattor. Data om geomagnetiska variationer används vid magnetisk utforskning av mineraler. I rymden nära jorden, på ett avstånd av tusen eller fler kilometer från jordens yta, avleder dess magnetfält kosmiska strålar och skyddar allt liv på planeten från hård strålning.
Lit.: Yanovsky B. M. Terrestrial magnetism. L., 1978; Kalinin Yu. D. Sekulära geomagnetiska variationer. Novosibirsk, 1984; Kolesova V.I. Analytiska metoder för magnetisk kartografi. M., 1985; Parkinson W. Introduktion till geomagnetism. M., 1986.
För att fortsätta det tidigare ämnet om stjärnmagnetism, vill jag säga något om planetarisk magnetism. En speciell gren av geofysiken som studerar ursprunget och naturen av jordens magnetfält kallas geomagnetism. Han förklarar ursprunget till planeternas magnetfält så här:
"det initiala magnetfältet förstärks som ett resultat av rörelser (vanligtvis konvektiva eller turbulenta) av elektriskt ledande material i planetens flytande kärna eller i stjärnans plasma".
Detta är den så kallade Magnetisk dynamo". "Som du kan se av definitionen talar vi återigen om något slags mystiskt initialt magnetfält, som är orsaken till elektromagnetism. Men ingenstans finns det ett ord om varifrån detta initiala fält kommer. Och denna förklaring är anses vara det mest korrekta.
Det är konstigt, för i artikeln om den magnetiska dynamo står det direkt: " under verkliga förhållanden erhölls ingen magnetisk dynamo". För att skapa det behövs mycket komplexa förhållanden och inställningar. Var kan då en sådan inställning uppstå inne i solen och planeterna? Dessutom har nästan alla planeter magnetism i en eller annan grad, vilket betyder att det inte finns något övernaturligt i dess ursprung och förutsättningarna för dess uppkomst måste vara ganska enkla.
Låt oss sedan titta på enskilda planeter:
"I fallande ordning av det magnetiska dipolmomentet ligger Jupiter och Saturnus på första plats, följt av jorden, Merkurius och Mars, och i förhållande till jordens magnetiska moment är värdet av deras moment 20 000, 500, 1, 3/5000, 3/10000".
Det första som slår ögat är frånvaron av Venus i listan. Venus och jorden är lika i storlek, medeldensitet och till och med inre struktur, men jorden har ett ganska starkt magnetfält, medan Venus inte har det. Aktuella antaganden om Venus svaga magnetfält är att det inte finns några konvektiva strömmar i Venus påstådda järnkärna. Men varför? Om strukturen är densamma som jordens, och temperaturen är högre, bör kärnan vara flytande och med samma flöden.
Vidare visar det sig att Merkurius har ett magnetfält som är 2 gånger större än Mars, även om det är mycket mindre och samtidigt nästan 2000 gånger svagare än jordens. Det visar sig att varken temperaturen eller planetens storlek spelar någon roll. Kanske ligger skillnaden i kärnorna?
Jorden, Mars, Venus och Merkurius är steniga planeter med en metallisk kärna. Man tror att kärnan på Mars kan ha svalnat och stelnat. Det finns ingen vulkanism på den, ingen konvektion och därför har magnetfältet försvagats. Men av någon anledning avmagnetiserade den inte under hela denna tid. Med Venus är det tvärtom. Här har man temperatur och vulkanism, men det finns inget fält.
Magnetfälten hos Uranus och Neptunus är, till skillnad från alla andra planeter i solsystemet, inte dipoler, utan kvadrupol, d.v.s. de har 2 nordpoler och 2 sydpoler. Detta passar inte in i någon konvektionsteori alls.
Samtidigt tror man att gasjätteplaneter inte alls har en metallisk kärna. Var kommer då magnetfältet ifrån? Dessutom ger proportionerna återigen inget svar. Jupiter och Saturnus har ungefär samma storlek och sammansättning, men deras magnetfält skiljer sig 40 gånger!
Avståndet till solen och dess eventuella påverkan måste också uteslutas. Vad återstår då? Och det är inte mycket kvar. Vi har en direkt ledtråd - sambandet mellan förklaringen av stjärnmagnetism och planetarisk magnetism. Deras gemensamma natur. Och även om denna natur ännu inte är klar och inte har en exakt vetenskaplig förklaring, är processernas gemensammahet entydig.
Tydligen måste vi fortfarande erkänna felaktigheten i teorin om planeternas ursprung från damm. Denna gemensamma process av processer kan bekräfta mina slutsatser att planeter är utstötningar av stjärnor och har mycket gemensamt med dem, nämligen att de i sina djup bär på en partikel av stjärnan som födde dem, som i sig är en del av Vita hålet. En sådan skillnad i styrkan hos magnetfältet hos liknande planeter kan uppstå på grund av deras skillnad i ålder, vilket jag redan har skrivit om flera gånger. Efter utstötningen fick olika planeter olika mängd oförbränd stjärnmateria, någonstans användes den tidigare och därför försvagades magnetfältet, men någonstans har det inte gjort det ännu. En kyld metallkärna förlorar sin magnetisering lika snabbt som en flytande kärna där en stjärnpartikel har slutat brinna. Det finns inget som heter en magnetisk dynamo - det är väldigt svårt för det att vara ett naturligt fenomen och magnetismen försvinner snabbt utan påfyllning.
Jag känner att vetenskapen ganska snart kommer att uppleva en stor revolution i förståelsen av planeters och stjärnors evolutionära processer. Jag önskar att jag kunde leva.
Det finns olika fält runt jorden, den mest betydande inverkan på GO är gravitation och magnetisk.
Tyngdkraftsfält på jorden är det gravitationsfältet. Tyngdkraften är den resulterande kraften mellan attraktionskraften och den centrifugalkraft som uppstår när jorden roterar. Centrifugalkraften når sitt maximum vid ekvatorn, men även här är den liten och uppgår till 1/288 av tyngdkraften. Tyngdkraften på jorden beror främst på attraktionskraften, som påverkas av fördelningen av massor inuti jorden och på ytan. Tyngdkraften verkar överallt på jorden och riktas lodrätt mot geoidens yta. Tyngdkraftsfältets styrka minskar jämnt från polerna till ekvatorn (vid ekvatorn är centrifugalkraften större), från ytan uppåt (på en höjd av 36 000 km är den noll) och från ytan nedåt (i mitten av jordens gravitationskraft är noll).
Normalt gravitationsfält Jordens form är vad jorden skulle ha om den hade formen av en ellipsoid med en jämn fördelning av massorna. Den verkliga fältstyrkan vid en specifik punkt skiljer sig från normal, och en gravitationsfältsanomali uppstår. Anomalier kan vara positiva och negativa: bergskedjor skapar ytterligare massa och bör orsaka positiva anomalier, havsgravar, tvärtom negativa. Men i själva verket är jordskorpan i isostatisk jämvikt.
Isostasy(från grekiskan isostasios - lika i vikt) - balansering av den fasta, relativt lätta jordskorpan med en tyngre övre mantel. Teorin om jämvikt lades fram 1855 av den engelske vetenskapsmannen G.B. Luftig. Tack vare isostasi motsvarar ett överskott av massa över den teoretiska jämviktsnivån en brist under. Detta uttrycks i det faktum att på ett visst djup (100-150 km) i astenosfärskiktet flyter materia till de platser där det saknas massa på ytan. Endast under unga berg, där kompensation ännu inte helt har skett, observeras svaga positiva anomalier. Men balansen störs ständigt: sediment avsätts i haven och havsbotten böjer sig under dess vikt. Å andra sidan förstörs berg, deras höjd minskar, vilket innebär att deras massa också minskar.
Jordens gravitationsfält är extremt viktigt för dess natur:
1. Gravitationen skapar jordens figur, den är en av de ledande endogena krafterna. Tack vare det faller nederbörd, floder flyter, grundvattenhorisonter bildas och sluttningsprocesser observeras. Masstrycket av materia, realiserat i processen av gravitationsdifferentiering i den nedre manteln, tillsammans med radioaktivt sönderfall, genererar termisk energi - en källa till interna (endogena) processer som återuppbygger litosfären.
2. Jordens gravitation komprimerade jordens inre och bildade, oavsett dess kemiska sammansättning, en tät kärna.
3. Tyngdkraften håller fast planetens gas- och vattenskal. Endast de lättaste molekylerna - väte och helium - lämnar planetens atmosfär.
4. Tyngdkraften gör att jordskorpan tenderar till isostatisk jämvikt. Tyngdkraften förklarar den maximala höjden av berg; Man tror att det på vår jord inte kan finnas berg högre än 9 km.
5. Astenosfären - ett skikt mjukat av värme, som tillåter litosfärens rörelse - är också en funktion av gravitationen, eftersom smältningen av materia sker med ett gynnsamt förhållande mellan mängden värme och mängden kompression - tryck.
6. Gravitationsfältets sfäriska figur bestämmer två huvudtyper av reliefformer på jordens yta - konisk och platt, som motsvarar två universella former av symmetri - koniska och bilaterala.
7. Tyngdkraftens riktning nedåt, mot jordens centrum, hjälper djur att hålla en upprätt position.
Den termiska regimen för ytskiktet av jordskorpan (i genomsnitt upp till 30 m) har en temperatur som bestäms av solvärme. Detta heliometriskt lager upplever säsongsbetonade temperaturfluktuationer. Nedan visas en ännu tunnare horisont med konstant temperatur (cirka 20 m), motsvarande den genomsnittliga årstemperaturen på observationsplatsen. Under det permanenta lagret ökar temperaturen med djupet - geotermiskt skikt. För att kvantifiera omfattningen av denna ökning, två ömsesidigt relaterade begrepp. Temperaturförändringen när man går 100 m djupare ner i marken kallas geotermisk gradient(varierar från 0,1 till 0,01 0 S/m och beror på stenarnas sammansättning, förhållandena för deras förekomst), och det lodavstånd till vilket det är nödvändigt att gå djupare för att få en temperaturökning med 1 0 kallas geotermiskt skede(varierar från 10 till 100 m/ 0 C).
Jordbunden magnetism- en egenskap hos jorden som bestämmer förekomsten av ett magnetfält runt den orsakat av processer som sker vid gränsen mellan kärnan och manteln. För första gången fick mänskligheten veta att jorden är en magnet tack vare W. Gilberts verk.
Magnetosfär– ett område av nära jordens rymd fylld med laddade partiklar som rör sig i jordens magnetfält. Den skiljs från det interplanetära rymden av magnetopausen. Detta är magnetosfärens yttre gräns.
Bildandet av ett magnetfält är baserat på interna och externa skäl. Ett konstant magnetfält bildas på grund av elektriska strömmar som uppstår i planetens yttre kärna. Solkroppsflöden bildar jordens växelmagnetiska fält. Magnetiska kartor ger en visuell representation av tillståndet för jordens magnetfält. Magnetiska kartor sammanställs för en femårsperiod - den magnetiska eran.
Jorden skulle ha ett normalt magnetfält om det vore en likformigt magnetiserad sfär. Till en första uppskattning är jorden en magnetisk dipol - det är en stav vars ändar har motsatta magnetiska poler. De platser där dipolens magnetiska axel skär med jordytan kallas geomagnetiska poler. Geomagnetiska poler sammanfaller inte med geografiska och rör sig långsamt med en hastighet av 7-8 km/år. Avvikelser av det verkliga magnetfältet från det normala (teoretiskt beräknat) kallas magnetiska anomalier. De kan vara globala (östsibiriska ovala), regionala (KMA) och lokala, förknippade med den nära förekomsten av magnetiska bergarter till ytan.
Magnetfältet kännetecknas av tre storheter: magnetisk deklination, magnetisk lutning och styrka. Magnetisk deklination- vinkeln mellan den geografiska meridianen och magnetnålens riktning. Deklinationen är östlig (+), om den norra änden av kompassnålen avviker öster om den geografiska, och västlig (-), när pilen avviker åt väster. Magnetisk lutning- vinkeln mellan horisontalplanet och riktningen för den magnetiska nålen som är upphängd på den horisontella axeln. Lutningen är positiv när den norra änden av pilen pekar nedåt och negativ när den norra änden pekar uppåt. Den magnetiska lutningen varierar från 0 till 90 0 . Magnetfältets styrka kännetecknas av spänning. Magnetfältsstyrkan är låg vid ekvatorn 20-28 A/m, vid polen – 48-56 A/m.
Magnetosfären har en droppform. På den sida som är vänd mot solen är dess radie lika med 10 radier av jorden; på nattsidan, under påverkan av "solvinden", ökar den till 100 radier. Formen beror på inverkan av solvinden, som, när den möter jordens magnetosfär, flyter runt den. Laddade partiklar, som når magnetosfären, börjar röra sig längs magnetfältslinjer och bildas strålningsbälten. Det inre strålningsbältet består av protoner och har en maximal koncentration på en höjd av 3500 km över ekvatorn. Det yttre bältet bildas av elektroner och sträcker sig upp till 10 radier. Vid magnetpolerna minskar höjden på strålningsbälten och här uppstår områden där laddade partiklar invaderar atmosfären, joniserar atmosfäriska gaser och orsakar norrsken.
Den geografiska betydelsen av magnetosfären är mycket stor: den skyddar jorden från korpuskulär sol- och kosmisk strålning. Magnetiska anomalier är förknippade med sökandet efter mineraler. Magnetiska kraftlinjer hjälper turister och fartyg att navigera i rymden.
Redan på artonhundratalet ville en forskare från England vid namn Schuster förstå och förklara vad jordens magnetism består av. Han antog att det orsakades av dess rotation runt sin axel. I Ryssland ägnade fysikern P. Lebedev stor uppmärksamhet åt denna fråga. Enligt hans teori, på grund av påverkan av centrifugalkrafter, förskjuts elektroner i atomer mot vår planet. På grund av detta måste ytan nödvändigtvis ha en negativ laddning och detta leder i sin tur till uppkomsten av magnetism som sådan.
Denna teori visade sig dock vara felaktig. Efter att ha utfört experiment med hjulet som roterade i hög hastighet, hittades ingen magnetism i det. Forskaren Gelbert hävdade att vår planet helt och hållet är gjord av sten av magnetisk natur. Det fanns också synpunkter som hävdade att jorden blev magnetiserad tack vare solen. Alla dessa teorier visade emellertid sin fullständiga icke-livsduglighet efter att de relevanta studierna utförts.
Jordens magnetfältsteori
Många av forskarna antog att planeten hade en flytande kärna, vilket orsakade magnetism, och denna synpunkt finns fortfarande i vetenskapen. Forskaren Blackett i mitten av nittonhundratalet föreslog att planeternas magnetfält orsakas av någon lag som fortfarande är okänd för vetenskapen.
Han utvecklade en teori som hjälpte till att klargöra många aspekter av magnetismens natur. Det var då som forskare kunde fastställa exakt vilken rotationshastighet och vilka magnetfält vår planet, Solen, samt den stjärnkodade E78 har.
Som bekant från fysiken är till exempel jordens och solens magnetfält relaterade på samma sätt som deras vinkelmoment. Forskare har föreslagit att det finns något samband mellan himlakropparnas rotation och deras magnetism. Vid den tiden var forskare av åsikten att rotation av kroppar leder till uppkomsten av magnetism.
Trots experiment från den tidens forskare kunde de inte svara exakt på denna fråga, och många vetenskapliga experiment som försökte förklara magnetismens natur lade bara till ännu fler frågor. I slutändan, först efter utvecklingen av fysik och astronomi, förstod forskarna bättre karaktären hos detta mystiska fenomen. Frågor kvarstod dock.
Frågan uppstår: gör rotationen av vår planet att magnetfältet störs, eller får magnetismen planeten att rotera? Kanske roterar vår planet runt sin axel hela tiden, eftersom det är en jättemagnet som ligger i en ström av högladdade partiklar.
Magnetism och planetens kärna
Tack vare ny kunskap inom fysikområdet var det möjligt att bevisa det uppenbara sambandet mellan planetens kärna och magnetism. Forskning av forskare har visat att till exempel vår satellit, Månen, inte har något eget magnetfält, och tack vare mätningar från rymdfarkoster var det möjligt att exakt fastställa att den inte har detta fält. Intressanta data upptäcktes av forskare när de studerade planetens strömmar i Arktis och Antarktis. Det visade sig att det finns en mycket hög aktivitet av elektriska strömmar, som är många gånger högre än deras intensitet på normala breddgrader. Detta tyder på att elektroner kommer in i planeten i stora mängder genom de magnetiska polzonerna, som finns i polarlocken.
När solens aktivitet ökar kraftigt ökar också vår planets elektriska strömmar. För närvarande tror forskare att elektriska strömmar i planeten orsakas av flödet av massa av jordens kärna och det konstanta inflödet av elektroner från yttre rymden. Ny forskning kommer säkerligen att fortsätta att klargöra naturen av jordens magnetism, och vi kommer fortfarande att lära oss många intressanta fakta om detta fenomen.
