Как увидеть магнитное поле: Проявить магнитное поле: ученые НИТУ «МИСиС» создали уникальный прибор, позволяющий визуализировать магнитное поле

Содержание

Проявить магнитное поле: ученые НИТУ «МИСиС» создали уникальный прибор, позволяющий визуализировать магнитное поле

Научному коллективу НИТУ «МИСиС» удалось решить проблему определения магнитных полей в пространстве: при помощи разработанного магнитометра можно получать точную информацию о силе, конфигурации, величине и даже дефектах магнитного поля. Прибор будет применяться для тестирования магнитных полей и создания оптимальной конфигурации магнитной системы при создании экономичных и массовых моделей магнитно-резонансных томографов (МРТ) для городских поликлиник и частных медицинских кабинетов.

Точное определение магнитного поля и его параметров является важным условием развития современных технологий — автоматизация промышленной техники и системы определения координат, магнитные карты и сотовые телефоны — все они и многие другие основаны на определении магнитного поля Земли. Мощное магнитное поле удерживает конструкцию во время сварочных или монтажных работ, определяет дефекты в стратегических объектах: полотне железной дороги, трубопроводах, мостах, с его помощью достигнут рекорд скорости наземного транспорта — 603 км/ч, которую развивает знаменитый шанхайский поезд-маглев и тд.

Однако существующие методы обнаружения и оценки магнитных полей, так называемые методы «декорации» (например, магнитная жидкость и пластины) весьма условны, и не дают точной информации. Чтобы определить распределение магнитных полей в пространстве, требуется применение специальных приборов. Именно эту проблему и удалось решить коллективу инженеров кафедры цветных металлов и золота НИТУ «МИСиС».

«Сканирующий магнитометр, созданный в нашей лаборатории, представляет собой немагнитную сканирующую систему на основе 2D-плоттера, трехкомпонентный датчик магнитного поля и систему сбора данных, —

рассказал руководитель проекта, научный сотрудник кафедры цветных металлов и золота НИТУ МИСиС к.ф.-м.н. Сергей Гудошников. Оригинальность прибора заключается в том, что при его изготовлении широко распространенные модули используются в новом качестве — для визуализации локальных магнитных различных магнитных объектов».

Сканирующий магнитометр позволяет измерить компоненты магнитного поля вблизи поверхности исследуемого объекта, после чего по этим данным можно построить картину магнитного поля для каждой точки.

Например, на рисунке 2, полученным при помощи созданного магнитометра, можно увидеть как выглядит магнитное поле над полюсом магнита.

Как можно использовать эти данные? Например, можно измерить магнитное поле и, при наличии неоднородностей поля, обнаружить возможные дефекты.

Сканирующий магнитометр, разработанный в НИТУ «МИСиС» будет применяться для тестирования магнитных полей и создания оптимальной конфигурации магнитной системы при создании экономичных и массовых моделей магнитно-резонансных томографов (МРТ). Такие МРТ, в отличие от основанных на сверхпроводящих системах, будут на порядок дешевле в обслуживании, и планируются к массовому применению в городских поликлиниках и частных медицинских кабинетах.

Прибор уже прошел лабораторные испытания и используется для тестирования постоянных магнитов в системах «низкополевого» магниторезонансного томографа (МРТ).

Работа проведена при финансовой поддержке Министерства науки высшего образования Российской Федерации в рамках выполнения обязательств по Соглашению о предоставлении субсидии от 26 сентября 2017 г. № 14.578.21.0255 (уникальный идентификатор соглашения RFMEFI57817X0255).

Увидеть магнитное поле. Металлы-магнетики. Преграда для магнитного поля. Опыты

Увидеть магнитное поле. Металлы-магнетики. Преграда для магнитного поля. Опыты

Подробности
Просмотров: 370

09.2017

УВИДЕТЬ НЕВИДИМОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Положи на магнит листок бумаги. Проследи, чтобы бумага лежала ровно.
Осторожно рассыпь небольшое количество опилок на бумаге. Легонько стукни по бумаге. Посмотри, какую структуру образуют опилки, рассыпанные на бумаге.



В этой структуре содержатся прямые или кривые линии? Полностью ли эти линии окружают магнит? Если нет, то где эти силовые линии встречаются с магнитом?
Все магниты окружены невидимым узором, созданным силовыми линиями магнитного поля. Хотя эти линии, силы и поле невидимы, мы можем обнаружить икс помощью материалов-магнетиков.


Железные опилки легкие, маленькие и легко притягиваются к магнитам.


Рассыпанные на листе бумаги, они образуют структуру, отражающую силовые линии магнитного поля.


НАРИСУЙ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Попробуем нарисовать магнитное поле.
Положи полосовой магнит на листок бумаги и обрисуй его карандашом. Полосовой магнит имеет форму прямоугольника.
Теперь на тот же лист бумаги положи компас на расстоянии нескольких сантиметров от магнита. Посмотри, куда показывает стрелка компаса. Подними компас и на том месте, где он лежал, нарисуй стрелку, направленную так же, как и стрелка компаса. Теперь положи компас в соседнее место и опять зарисуй направление, куда показывает стрелка. Делай так до тех пор, пока не выяснишь, как выглядит магнитное поле.



Стрелка компаса – это маленький легкий магнит. Он реагирует на магнитное поле Земли и на поле ближайших магнитов. Когда ты подносишь компас к магниту, стрелка поворачивается так, чтобы быть параллельной силовой линии поля этого магнита. Перемещая компас, ты можешь определить протяженность и направление силовых линий поля магнита.

МЕТАЛЛЫ-МАГНЕТИКИ

Не все металлы притягиваются магнитом, например, кусочки алюминиевой фольги, лишены этих свойств.
Почему некоторые металлы притягиваются к магнитам, а некоторые никак на магнит не реагируют?
Проверь магнитные свойства имеющихся под рукой предметов. Для этого медленно поднеси магнит к предмету. Будет ли предмет двигаться? Достаточно ли притяжения для того, чтобы поднять предмет? Какая сила больше, если предмет можно с помощью магнита поднять над столом?



Все предметы состоят из мельчайших частичек – атомов. Каждый атом имеет собственное магнитное поле, которое создается движущимися в атоме электронами. В большинстве материалов поля атомов ориентированы хаотически.

Благодаря случайной ориентировке эти поля компенсируют друг друга (у одного атома магнитное поле направлено вправо, у другого влево, у третьего вверх, у четвертого вниз и т. д.).
Магнитные поля всех атомов таких материалов, как железо или никель можно сделать направленными в одну сторону. Тогда вместо того чтобы гаситься, магнитные поля будут складываться и превращать материал в магнетик.

ВСТРЯХНИ ИХ

Оказывается, удары молотком встряхивают предметы. От удара одни атомы начинают двигаться в одну сторону, другие – в другую. Перемещения атомов разрушают магнитное поле предмета, поскольку ориентация магнитных полей атомов становится хаотичной, и их поля гасят друг друга.
Но чтобы встряхнуть предметы, не обязательно использовать молоток. Можно поступить более просто.
Насыпь в небольшую пластмассовую бутылочку железные опилки. Медленно обведи компасом вокруг бутылки. Стрелка компаса реагирует на опилки?



Продолжай держать бутылочку.

Проведи несколько десятков раз сильным магнитом по бутылке сверху вниз. (Помни, что движения туда-сюда будут компенсировать магнитное поле.)
Теперь опять обведи компасом вокруг бутылки. А теперь стрелка компаса реагирует на опилки? Ты можешь догадаться, почему?
Заткни бутылку пробкой и встряхни опилки. Опять проверь магнитные свойства опилок компасом. Что происходит? Ты можешь объяснить, что ты видишь?
Вначале опилки не намагничены. Однако после того как ты провел магнитом вдоль бутылки, опилки приобрели магнитные свойства Суммарное поле опилок достаточно сильное, чтобы его можно было обнаружить с помощью компаса. Когда ты встряхнул бутылку, опилки переместились и перевернулись. Их магнитные поля уже не будут одинаково направлены, и опилки теряют свои магнитные свойства.

ПРЕГРАДА ДЛЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Возьми нить длиной 25 см. Один конец нити привяжи к  металлической скрепке. Второй конец прилепи к столу
Прилепи магнит к концу деревянной или пластмассовой линейки. Вставь линейку между страницами книги так, чтобы магнит находился как можно дальше от книги. Положи эту книгу сверху на стопку книг.



Подвинь стопку книг так, чтобы магнит,оказался точно над скрепкой. Нить, привязанная к скрепке, должна быть достаточно короткой, чтобы между скрепкой и магнитом оставался зазор, и в то же время достаточно длинной, чтобы магнит притягивал скрепку.

Помещай различные предметы ( кусочек алюминиевой фольги, деревянную щепку, CD-диск, монету, пластмассу) между магнитом и скрепкой. Запомни, что происходит с магнитным полем.
Некоторые материалы “преграждают путь” магнитному полю. Однако большинство материалов не делают этого и позволяют проникать магнитному полю сквозь них.

ФОКУС «ЛЕТАЮЩАЯ ЧАШКА»

Нарисуй на листе бумаги и раскрась небольшую чашку, стоящую на блюдце. Вырежи ее. С помощью липкой ленты прикрепи с обратной стороны этой чашки металлическую канцелярскую скрепку.
Возьми нить длиной 25 см. Один конец зацепи за скрепку. Свободный конец прилепи к столу.
Засунь плоский магнит между страницами книги. Положи эту книгу сверху на стопку книг. Подвинь стопку так, чтобы чашка притягивалась магнитом. Поднявшись вверх, чашка с блюдцем будут висеть в воздухе, без видимых причин преодолевая гравитацию.
Хотя ты и не видишь магнитное поле, оно все равно существует. Невидимого притяжения магнита достаточно для того, чтобы преодолеть вес чашки, бумаги, липкой ленты и нити.

Источник: Майкл ди Специо «Занимательные опыты»



Как увидеть магнитное поле

Магнитное поле не воспринимается органами чувств человека. Для того чтобы его увидеть, необходим специальный прибор. Он позволяет наблюдать форму силовых линий магнитного поля в трехмерном виде.

Приготовьте основу прибора – пластмассовую бутылку. Применять стеклянную нежелательно, поскольку она может быть разбита в ходе опытов магнитом, инструментами или другими металлическими предметами. У бутылки должна быть наклейка только с одной стороны. Если наклейка круговая, удалите одну из ее половин, а если ее нет вообще, закрасьте один бок бутылки белой краской. Получится светлый фон, на котором силовые линии наиболее заметны.

Расположитесь в любом помещении, кроме кухни. Постелите на стол газету, наденьте защитные перчатки. Настригите на нее ненужными ножницами опилок из старой металлической мочалки для мытья посуды. Заверните в пакет магнит и этим приспособлением полностью соберите опилки. Вставьте в горлышко бутылки воронку, а затем, поместив приспособление над воронкой, уберите магнит из пакета. Опилки отделятся от пакета и упадут через воронку в бутылку. Ни в коем случае не допускайте попадания опилок на пол и любые окружающие предметы, особенно одежду, обувь и продукты питания! Теперь наполните бутылку почти доверху прозрачным и безопасным маслом, после чего плотно закупорьте. Тщательно вымойте готовый прибор снаружи от остатков масла.

Перемешайте опилки с маслом, вращая бутылку. Просто встряхивать ее неэффективно. Теперь поднесите к ней магнит, и опилки выстроятся в соответствии с формой силовых линий. Чтобы подготовить прибор к следующему опыту, уберите магнит и снова перемешайте опилки с маслом, как указано выше.

Попробуйте пронаблюдать силовые линии полей магнитов различной формы. Зарисуйте или сфотографируйте их. Подумайте, почему они имеют именно такую форму, поищите ответ на этот вопрос в учебнике физики. Попробуйте объяснить, почему прибор не реагирует на переменные магнитные поля, например, от трансформаторов.

устройство из Российского квантового центра

После того как врач произносит «Давайте снимем кардиограмму!», вы уже направляетесь к кушетке и собираетесь снимать ботинки и рубашку, чтобы медсестра смогла закрепить на груди и конечностях десяток электродов. Но все оказывается совсем не так: вы подходите к соседнему столу, рядом с которым на держателе закреплена небольшая коробочка. Проходит несколько секунд — и все, кардиограмма снята. Никаких кушеток, никаких проводов, никаких электродов.

Да и сама эта кардиограмма тоже непроста: с ее помощью врач может более чем за сутки обнаружить признаки скорого инфаркта, может увидеть признаки бессимптомно протекающей ишемической болезни сердца. По своей информативности такая коробочка может дать результат, сопоставимый с возможностями самого дорогого и сложного диагностического комплекса — позитрон-эмиссионного томографа. Это картина из совсем близкого будущего: уже сейчас в лабораториях Российского квантового центра ученые работают над действующими прототипами магнитных сенсоров, которые в будущем смогут слушать не только сердце, но, возможно, и мозг.

От токов к полям

Изобретение электрокардиографии (ЭКГ) в конце XIX — начале XX века впервые позволило медикам в прямом эфире наблюдать за работой сердца. Электрические токи, проходящие по сердцу по мере его сокращений, отражались на фотопленке (а потом на бумаге) в виде чередований пиков — их форма могла указывать на ишемическую болезнь сердца, на другие типы поражений. Однако у ЭКГ при всем ее удобстве были и остаются существенные недостатки. Например, с ее помощью мы можем регистрировать не все токи, а только те, которые текут в сторону электродов, снимающих показания. Кроме того, ЭКГ фиксирует не сами токи напрямую, а разницу потенциалов на коже, которые связаны с токами сердца лишь опосредованно. В результате у ЭКГ возникают «слепые зоны», участки сердечной мышцы, состояние которых не видно или видно недостаточно хорошо в общепринятой электрокардиографии. Из-за этого медики не могли, например, обнаруживать некоторые типы «бессимптомной» ишемической болезни сердца и некоторые другие патологии.

В 1963 году двое американских ученых — Герхард Боул и Ричард Макфи — попытались впервые обойти эту проблему и уловить не разность потенциалов на коже, а магнитные поля, которые порождаются непосредственно токами в сердечной мышце. Они использовали магнитные катушки с металлическими сердечниками, но результаты оказались более чем скромными: индукция магнитного поля, которое генерируют биотоки, составляет лишь 10−14−10−10 Тл (для сравнения: величина магнитного поля Земли около 5•10−5 Тл). Поэтому на первой стадии ученые фиксировали в основном шумы. Ситуация улучшилась, когда магнитокардиограмму попытались снять в специальной комнате, изолированной от внешних магнитных полей, но в клинический метод МКГ превратилась только с появлением СКВИДов (SQUID, Superconducting Quantum Interference Device), сверхпроводящих магнитных датчиков, которые фиксировали сверхслабые магнитные поля (до 1014 Тл) благодаря квантовому эффекту Джозефсона.

История клинической практики магнитокардиографии не была простой — многие врачи ранее заявляли, что этот метод не дает существенного улучшения диагностики по сравнению с ЭКГ. Однако последние данные, в особенности японских медиков, где магнитная диагностика распространена шире, указывают, что МКГ дает существенные преимущества.

СКВИДы позволили создать первые медицинские кардиографы, пригодные для широкого использования в клинической практике. Однако даже современные приборы такого типа крайне дороги (они стоят около $1−1,5 млн), для их работы требуется, чтобы датчики, джозефсоновские контакты, находились в сверхпроводящем состоянии. А это означает, что магнитокардиографы требуют сложной и дорогой крио­ген­ной системы, работающей с жидким гелием. Эти устройства сопоставимы по сложности и дороговизне с компьютерным томографом, и при всех своих преимуществах они вчистую проигрывают обычной электрокардиографии, поскольку та значительно дешевле и проще.

Дешево и чувствительно

Группа ученых из Российского квантового центра (РКЦ) нашла способ решить эту проблему: они создали высокочувствительные магнитные сенсоры, способные работать при комнатной температуре, компактные и в сотни раз более дешевые, чем техника на базе СКВИДов. «Мы используем квантовый эффект — обменное взаимодействие в тонких пленках из ферримагнетиков, состоящих из железа и редкоземельных металлов», — говорит доктор физико-математических наук Владимир Белотелов, руководитель группы «Магнитооптика, плазмоника и нанофотоника» РКЦ, доцент кафедры фотоники и физики микроволн физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Ферримагнетики — «промежуточный» материал между ферромагнетиками и антиферромагнетиками. Если в ферромагнитном материале магнитные моменты атомов за счет квантового обменного взаимодействия выстраиваются в одном направлении (так получаются постоянные магниты), а в антиферромагнетиках магнитные моменты соседних атомов направлены в противоположные стороны и компенсируют друг друга, то в ферримагнетиках они компенсируются лишь частично.

Сенсоры, которые создает группа Владимира Белотелова, сделаны из монокристаллической пленки феррит-граната R3Fe5O12 (R обозначает редкоземельный элемент). Чтобы детектировать внешнее магнитное поле, магнитные моменты атомов в этой пленке раскручивают управляющими катушками до частоты в сотни килогерц. В результате в пленке возникают миллиарды согласованно вращающихся и прецессирующих «волчков» — атомов. «Если сенсоры оказываются во внешнем магнитном поле, даже очень слабом, то оно порождает асимметрию в этой прецессии. Возникающая асимметрия и регистрируется — либо самими катушками, в которых появляются так называемые кратные гармоники, либо с помощью лазера», — объясняет Владимир Белотелов. Второй метод точнее, но и сложнее: прецессия намагниченности меняет поляризацию отраженного от пленки лазерного луча. Этот метод обеспечивает вполне достаточную чувствительность для магнитокардиографии — 10−11−10−13 Тл. Сейчас ученые работают над проектом, поддержанным Российским научным фондом (РНФ), который так и называется «Сверхчувствительные сенсоры магнитного поля для магнитокардиографии».

Сенсор такого типа уже создан, но на пути к серийному производству предстоит еще много сделать: нужно, например, заставить сенсоры не «слышать» магнитное поле Земли, поля электрических и электронных приборов — весь тот магнитный шум, который нас постоянно окружает. Для этого датчики будут работать в группе. Поле сердца гораздо сильнее зависит от точки в пространстве (оно более неоднородно), чем магнитный шум. Поэтому картина с группы сенсоров позволяет после математической обработки «вычесть» помехи. Но сперва нужно откалибровать датчики, научить их работать хотя бы в «тепличных условиях».

Тепличные условия в данном случае — это гигантский металлический контейнер с дверью 10-сантиметровой толщины. Это расположенная в полуподвале здания Российского квантового центра безмагнитная камера, внутри которой три человека и экспериментальное оборудование изолированы от магнитного поля Земли. По словам Владимира Белотелова, магнитоизолирующая камера ослабляет внешнее поле примерно в тысячу раз. Ученые уже пытаются снять магнитную кардиограмму у крыс: крысу, предварительно усыпив, укладывают на доску, в которой находится датчик. Начинается эксперимент: ученые параллельно снимают «обычную» и магнитную кардиограмму. «Это только первый шаг, нам еще нужно научиться отсекать помехи и шумы, очищать полезный сигнал, но мы рассчитываем, что уже через пару лет у нас будет готовый к производству прибор», — говорит Владимир Белотелов.

По своей информативности эта коробочка может дать результат, сопоставимый с возможностями сложного диагностического комплекса — позитрон-эмиссионного томографа.

Сердце и мозг

Однако ученые не планируют останавливаться на достигнутом. Группа Белотелова уже работает над еще более чувствительными сенсорами — с использованием плазмонов. Если на монокристаллическую магнитную пленку нанести тонкий слой металла с прорезями, то при взаимодействии с лазерным излучением на границе двух сред возникают плазмон-поляритоны — квазичастицы, представляющие собой устойчивые коллективные колебания электронного газа, взаимодействующего с фотонами электромагнитного поля. «Поляритоны очень чувствительны к изменению магнитного поля», — говорит Белотелов. По его словам, использование этой технологии позволит решить значительно более сложную задачу, нежели создание магнитокардиографа, — магнитоэнцефалографию (МЭГ), то есть считывание колебаний магнитного поля, порождаемого очень слабыми токами в мозгу.

Сейчас для регистрации этих слабых токов используется электроэнцефалография (ЭЭГ), но она имеет те же недостатки, что и ЭКГ: по электрическим потенциалам на коже головы нужно восстановить, какие токи протекают в глубине мозга. Можно, конечно, вживить электроды прямо в мозг — такой метод иногда используется в научных экспериментах (например, для управления протезами), но этот способ вряд ли подходит для рутинных обследований. Умение более точно регистрировать электрические токи в мозге открывает массу возможностей — от создания действительно удобных интерфейсов «мозг-компьютер» и «чтения мыслей» до массы медицинских применений. Плазмонные датчики могут обеспечить необходимое для этого микронное пространственное разрешение, но за это надо будет платить снижением чувствительности. «Чтобы шагнуть в сторону магнитоэнцефалографии, нам нужно поднять чувствительность датчиков на три порядка величины. Это задача, над которой мы сейчас думаем», — говорит Владимир Белотелов.

Как работает сенсор на основе ферримагнетика

Феррит-гранатовая пленка на предметном столике микроскопа. Это основа сверхчувствительных сенсоров магнитного поля 

Основной элемент сенсора — пленка из ферримагнетика. Для создания сенсоров используют феррит-гранат с ионами редкоземельных металлов, например иттрия, лютеция или тулия. Монокристаллическую пленку феррит-граната выращивают с помощью метода эпитаксии на специальной подложке из галлий-гадолиниевого граната. Кристаллическая подложка отличается тем, что почти не имеет дефектов, это «самый правильный» кристалл, известный сегодня. В результате выращенная пленка лишена неоднородностей.

 

Монокристалл феррит-граната 

Чтобы сделать сенсор, нужно создать на поверхности пленки специальный рельеф — это непростая задача, поскольку пленка отличается исключительной твердостью. Полученный квадрат пленки размером в десяток миллиметров помещают внутрь управляющих катушек, которые создают вращающееся с частотой в сотни килогерц внешнее магнитное поле. Оно заставляет намагниченность этой пленки тоже описывать круг. В результате магнитные моменты миллиардов атомов начинают вращаться в унисон. Если сенсор оказывается даже в очень слабом внешнем магнитном поле, то в этом вращении возникает асимметрия, появляются гармоники, которые регистрируются самими управляющими катушками. Еще большей чувствительностью обладает метод регистрации с помощью лазерного луча: колебания намагниченности меняют интенсивность отраженного лазерного излучения.

 

Схема сверхчувствительных сенсоров магнитного поля 

Работа для ферримагнетика

Возможные применения сверхчувствительных магнитных сенсоров вовсе не ограничиваются медицинскими приборами, отмечает коллега Белотелова, Петр Ветошко, предложивший использовать для сенсоров пленки феррит-граната.

По его словам, один из возможных вариантов использования — дефектоскопия. Сенсоры могут чувствовать очень слабые вариации намагниченности, возникающие на микроскопических трещинах в металле. Сейчас для магнитной диагностики металлических конструкций используются сенсоры на базе СКВИДов, поэтому это достаточно дорогой метод исследования (его используют, в частности, для поиска дефектов в конструкциях космических аппаратов). Применение сенсоров на базе феррит-гранатов может сделать этот способ дефектоскопии значительно доступнее.

Магнитные сенсоры могут использоваться в системах передачи информации, например, на подводные лодки с помощью так называемых сверхнизкочастотных магнитных волн.

Кроме того, магнитные сенсоры могут решить проблему обмена данными с электроникой буровых снарядов. Данные на буровой снаряд, который находится на глубине в несколько километров под землей, нельзя передавать с помощью проводов — никакие кабели не выдерживают нагрузок. Сейчас для этого используются колебания давления в буровой жидкости — специальный клапан создает их, а датчик давления преобразует их в электрические сигналы. Однако скорость передачи данных при этом не превышает одного бита в секунду. Магнитные сенсоры могут решить эту проблему, значительно повысив скорость передачи информации.

Высокочувствительные магнитные сенсоры можно использовать в металлодетекторах. Причем, если современные «рамки» генерируют магнитные поля и по отклику находят крупные скопления металла, чувствительные сенсоры способны обнаруживать металлические предметы в пассивном режиме. При этом по конфигурации магнитных полей можно даже отличать предметы друг от друга — например, мобильный телефон от пистолета. Возможно, сенсоры пригодятся и фундаментальной физике. «Сейчас мы работаем над проектом, в рамках которого будем измерять чувствительность феррит-гранатового сенсора при температурах жидкого гелия. Теория предсказывает, что он должен стать гораздо чувствительнее СКВИДа. А это открывает возможность со­здания высокочувствительных антенн, например, для поиска гравитационных волн», — говорит Петр Ветошко.

Фонит, откуда не ждали. Какие излучения в доме покажет смартфон

МОСКВА, 10 ноя — ПРАЙМ. Возможности смартфонов позволяют провести некоторые измерения электромагнитного излучения. Конечно, точность таких измерений невысока. Также надо учитывать, что неожиданно включенный соседями активно излучающий прибор сразу изменит всю картину. Об этом рассказывает агентству “Прайм” заведующий кафедрой управления качеством и сертификации РТУ МИРЭА Максим Назаренко.

По его словам, есть много приложений, которые позволяют измерять величину электромагнитного излучения, используя антенну смартфона и встроенные в него детекторы. Их показания приблизительно сходятся: “в городской квартире обычно получается от 30 до 100 миллитесла”.

“Надо учитывать, что направление ориентации смартфона влияет на представленные показания, но для некоторых приложений не удается угадать, как нужно повернуть смартфон, чтобы при наличии в прямой видимости вышки с излучателями сотовой связи получить максимальные или минимальные показания”, — добавляет специалист.

Россиянам рассказали, как правильно утилизировать смартфон
Электромагнитное излучение — изменение электромагнитного поля — может быть вызвано любыми событиями. Так, на человека действует изменение солнечной активности, магнитные бури на Солнце ощущают множество людей — это один из видов магнитного излучения.

“Микроволновая печь, сотовый телефон и даже пульт автосигнализации — все эти устройства изменяют электромагнитное поле, то есть в результате их работы появляется электромагнитное излучение”, — указывает собеседник агентства.

Магнитное поле Земли, если его измерить вдали от излучающих приборов, на широте Москвы приблизительно равно одной двадцатой миллитесла, на экваторе — около одной тридцатой миллитесла. Для сравнения: томограф излучает около 1,5 тесла, то есть приблизительно в двадцать раз повышает привычный для жителя мегаполиса фон магнитного поля.

Назаренко отмечает, что Большой адронный коллайдер, где требуется создание сильного магнитного поля, имеет в своем составе магниты, которые формируют поле от 0,5 до 8 тесла, то есть “посещение томографа может быть опаснее попадания в активную зону большого ускорителя, если мы говорим о воздействии только магнитного поля”.

В то же время, микроволновая печь на расстоянии 20 сантиметров от дверцы может давать излучение до одной десятой миллитесла, то есть вдвое больше, чем магнитное поле Земли.

“Предельно допустимые уровни напряженности электрических и магнитных полей для человека измеряются в других величинах и устанавливаются для разных диапазонов частот, измерение требует специального оборудования и обученного персонала. Но возможности смартфонов позволяют провести некоторые измерения электромагнитного излучения любому желающему”, — резюмирует Назаренко.

Как увидеть северное сияние: мой личный опыт

Наверняка вы не раз встречали на просторах Интернета фотографии ночного неба, светящегося разноцветными неоновыми узорами, будто над ним поработал художник-сюрреалист. Это уникальное природное явление — северное сияние: чтобы его увидеть, нужно отправиться поближе к Северному полюсу, туда, где магнитное поле Земли особенно сильное.

  • Наташа

    Основатель и CEO компании NFR Travel

    Когда я отправилась ловить сияние, то озадачилась, каковы шансы его увидеть: оказалось, что нужно выполнить несколько условий. Охота за северным сиянием — настоящее приключение. Нужно запастись терпением: оно не появляется «по заказу», а если вы приехали ненадолго, есть шанс и вовсе его не увидеть. Но это, конечно, не наш вариант! Вот мои советы, на что нужно обратить внимание, чтобы повысить свои шансы до 100%.

Магнитные бури

Обязательно приезжайте не менее чем на 3-4 дня и постарайтесь спланировать поездку на пик магнитных бурь: именно от их силы зависит интенсивность свечения. По статистике, больше всего магнитных бурь наблюдается весной: в это время они происходят в два раза чаще, чем обычно, а это значит, что вероятность увидеть северное сияние гораздо выше. Пики геомагнитной активности можно отследить на специализированных сайтах и в приложениях вроде Aurora и Aurora Alerts. Силу геомагнитной активности отражает индекс Kp — шкала от 1 до 9. Если Кр-индекс превышает 4 (G1), это значит, что геомагнитная буря в разгаре, и можно отправляться на охоту за северным сиянием!
Если вы заранее не ознакомитесь с прогнозом, яркость свечения может оказаться низкой, и тогда вы скорее всего увидите что-то вроде очень толстой белой полосы от пролетевшего по небу самолета.

Резкая смена температуры

Хотите, удивлю? Оказывается, северное сияние в полярных областях есть почти всегда! Главная сложность заключается в том, чтобы его увидеть — мешают облака и туманы. Отправляйтесь на охоту за северным сиянием за час до захода солнца и в течение двух часов после: в это время температура земли резко падает, облака в буквальном смысле тают, становится ясно и холодно, показывается звездное небо — это идеальные условия для удачной охоты.

Темное небо

Чтобы увидеть огни северного сияния, небо обязательно должно быть темным, без помех от уличного освещения, рекламных щитов и любых видов подсветки, поэтому лучше выезжать далеко за город или в небольшой поселок. Чтобы знать удачное место наверняка, используйте карты засветки, доступные онлайн.

Облачность

Погода — важный фактор, который следует учитывать при охоте за cеверным сиянием. Зима и весна в северной полярной зоне и вокруг нее, как правило, менее облачны, чем осень, поэтому лучше планировать поездку между февралем и апрелем. Северное сияние происходит на высоте от 80 км, а самые высокие облака, которые мы видим, находятся не выше 5-10 км. Следовательно, для хорошего обзора важно, чтобы небо было безоблачным. Облака — самая большая помеха, они могут запросто затянуть все небо и закрыть сияние, даже если вы приехали в самую пиковую дату бурь за целый год. Но в их непредсказуемости есть и плюс — они могут внезапно разойтись на 10 минут и показать ясное небо. Так я увидела сильнейшее сияние, когда по небу плясали огни всех цветов радуги. И это хотя бы раз в жизни должен увидеть каждый!

©Юрий Столыпин / @yuriystolypin

Фотоохота за сиянием

Фото северного сияния передает красоту происходящего лишь частично, видео же снять почти невозможно: это явление, которое нужно видеть своими глазами! Мы спросили профессионального фотографа о том, как сделать фото сияния наиболее впечатляющими.

  • Юрий Столыпин

    Фотограф, охотник за Авророй

    Немаловажно отслеживать лунные фазы, заход и восход луны, так как они влияют на яркость свечения и сам пейзаж в целом. Например, яркая полная луна излучает много света, перекрывая собой сияние. Штатив, безусловно, необходим — без него фото получатся смазанными и нечеткими, а параметры зависят от того, в каких условиях идет съемка: при свете луны или без нее, в засвеченной зоне или в темноте. Кадры при свете луны требуют небольшого ISO (для ночной съемки), порядка 800, с выдержкой 10 секунд. Настройками фотоаппарата мы должны сделать луну бледнее и выделить северное сияние. Фотографируйте в формате RAW, чтобы можно было исправить шумы и поправить ошибки экспозиции на этапе обработки снимка.

©Юрий Столыпин / @yuriystolypin

Где увидеть северное сияние в России

Несмотря на то, что около 20% территории России находится за Северным полярным кругом, всего несколько мест относительно приспособлены для отдыха и туризма. Самое красивое и яркое северное сияние в России можно наблюдать на Кольском полуострове в поселке Териберка, а также на Плато Путорана. Эти места интересны и сами по себе: Териберка стоит на берегу Северного Ледовитого океана, а Плато Путорана, плоскогорье с тысячей озер и водопадов, покрытое множеством слоев лавы, входит в список наследия Юнеско.

Охота за северным сиянием сложна, но, поверьте, стоит того: момент, когда все небо горит разноцветными лучами, обязательно останется в вашей памяти на всю жизнь!

Ну что, уже захотелось отправиться на север?

Магия электродинамики

Семенчик Олег
Старший инженер-схемотехник

XIX век был насыщен событиями определившими технологическое будущее человечества и заложившими фундамент его современного состояния. В это время существенное развитие получил раздел физики изучающий электромагнитное поле – электродинамика. Многие мировые ученые такие как Эрстед, Ампер, Кулон, Вольта, Лаплас, Лоренц и Эйнштейн внесли свой значимый вклад, но среди них выделяют Фарадея и Максвела. Первый экспериментально открыл явление и закон электромагнитной (э. м.) индукции, ставшие первым ясным свидетельством непосредственной динамической взаимосвязи электрического и магнитного полей. Второй, впервые опубликовал полную систему уравнений «классической электродинамики», описывающую эволюцию электромагнитного поля и его взаимодействие с зарядами и токами.

Особый интерес представляют закон э.м. индукции Фарадея, определяющий генерацию электрического поля переменным магнитным и описывающий обратный процесс — закон Ампера-Максвелла, определяющий генерацию магнитного поля переменным электрическим.

Развитие электродинамики позволило в ХIХ веке создать первые трансформаторы, электрические генераторы и электродвигатели, а к концу века ввести в строй первую линию электропередач протяженностью в 170 км.

На данный момент 95% мирового производства электроэнергии генерируются в процессе преобразования различных видов энергии в электрическую, основанного на явлении э.м. индукции. «Сердцем» преобразования является электрический генератор, где кинетическая энергия преобразуется в электрическую.

В общем случае современные электростанции преобразуют исходный вид энергии из невозобновляемых или возобновляемых источников в механическую энергию, используемую для вращения турбин, которые вращают систему магнитов, размещенных внутри гигантских медных катушек индуктивности для производства электричества. Формируемое переменное магнитное поле воздействует на электроны в медных проводниках, заставляя переходить их от атома к атому, что формирует электрическое поле в катушках и электрический ток на выходе генератора.  Турбины представляют собой набор лопастей или роторов, которые вращаются от энергии потока газа, воды, пара или ветра.

Для передачи электрической энергии на дальние расстояния используют повышающие напряжение трансформаторы для снижения потерь на сопротивлениях проводов линий электропередач.

В атомной электростанции энергия реактора нагревает теплоноситель первого закрытого контура, который нагревает воду в парогенераторе второго открытого контура.

В тепловых электростанциях энергия газа, твердого или жидкого топлива вращает лопасти газовой/паровой турбины или поршневые агрегаты, на которых установлен генератор.

Работа оборудования, производимого Армтел невозможна без электронных компонентов, где используются обратимые преобразования магнитного поля в электрический ток.  Любое из переговорных устройств систем IPN или DCN возможно привести к обобщённой структурной схеме, где сердцем энергетических и сигнальных преобразований будут являться трансформаторы и катушки индуктивности в различных исполнениях.

Сигнальные и силовые трансформаторы применяются для преобразования переменного напряжения и гальванической развязки. Основной силовой преобразователь напряжения импульсами частотой в 100-400 кГц передает энергию входного постоянного напряжения +48V через трансформатор. Вторичные преобразователи импульсами частотой 500-2000 кГц передают энергию постоянного напряжения через катушки индуктивности, формируя пониженное напряжение для непосредственного питания микросхем. Гальваническая развязка подразумевает передачу сигнальной или силовой энергии посредством магнитного поля и обеспечивает отсутствие прямой электрической связи между внешними и внутренними цепями электронного устройства. Это обеспечивает безопасность устройства для пользователя и минимизацию возможных проблем от перепадов напряжения между системами заземления систем электропитания, разнесенных в пространстве.

Для передачи энергии звуковой частоты на внешний громкоговоритель отнесенный на десятки и сотни метров используется схема с повышением напряжения для снижения потерь на сопротивлении длинных линий.

Катушки индуктивности применяется для накопления энергии в магнитном поле, подавления помех и фильтрации, ограничения переменного тока и повышения или понижения напряжения во вторичных преобразователях напряжения без гальванической развязки.

Катушка индуктивности электродинамического громкоговорителя совместно с магнитной системой динамика обеспечивает преобразование электрической энергии в механическую. Переменный электрический ток звуковой частоты через катушку, размещенную на гибком подвесе относительно постоянного магнита, создает условия для создания механической силы, называемой электродинамической. Изменение этой силы будет меняться пропорционально электрическому току через проводник катушки индуктивности. Колебания диффузора, размещенного вместе с катушкой сформируют соответствующие колебания воздушного пространства.

Электрические компоненты, работающие на основе законов электродинамики играют важнейшую роль в уровне развития современной техники и образуют основу для современного мира в существующем виде.

Дополнительный материал:

Существует простой способ увидеть магнитное поле – поместить постоянный магнит в объём заполненный жидкостью с металлической стружкой. Стружка, пронизываемая магнитным полем будет стремиться разместиться на его магнитных линиях.

https://yadi.sk/i/zLTgQCz7MqdB4A

У людей есть магнитный датчик в наших глазах, но можем ли мы обнаружить магнитные поля?

У многих птиц есть компас в глазах. Их сетчатки загружены белком, называемым криптохромом, который чувствителен к магнитным полям Земли. Возможно, птицы могут буквально видеть эти поля, наложенные поверх их обычного зрения. Это замечательное чувство позволяет им сохранять ориентацию, когда другие ориентиры не видны.

Но криптохром не уникален для птиц — это древний белок с версиями во всех сферах жизни.В большинстве случаев эти белки контролируют суточные ритмы. Например, у людей есть два криптохрома — CRY1 и CRY2, которые помогают контролировать наши биологические часы. Но Лорен Фоули из Медицинской школы Массачусетского университета обнаружила, что CRY2 можно использовать как магнитный датчик.

Фоли работал с мухами-дрозофилами, которые обычно могут ощущать магнитные поля с помощью криптохома. Вы можете показать это, поместив их в искусственное магнитное поле и научив двигаться в определенном направлении в поисках пищи.Обычные мухи могут сделать это легко. Мутанты, у которых нет гена Cry, производящего белок криптохром, теряют способность находить пищу.

Чтобы восстановить свой внутренний компас, Фоули просто нужно дать мухам-мутантам дополнительные копии крик. Но она обнаружила, что человеческая версия гена работает так же хорошо. Когда она заразила своих мух-мутантов человеческим CRY2, она обнаружила, что они могут ощущать магнитные поля, как и их нормальные сверстники. Фоли также обнаружил, что человеческий криптохром чувствителен к синему свету.Ему удавалось восстановить магнетическое чутье мух только тогда, когда они купались в этом цвете.

Эти простые эксперименты показывают, что человеческий криптохром может действовать как магнитный датчик. Это не означает, что это так, тем более что люди могут ощущать магнитные поля. Внедрение человеческого криптохрома в чужеродную среду, такую ​​как тело мухи, мало что говорит вам о том, что он делает в своей родной среде.

Розвита Вильчко, одна из ученых, впервые открывших магнитное чутье птиц, говорит: «Чтобы почувствовать магнитное поле, нужна не только молекула, подобная криптохрому, но и аппарат, который улавливает изменения в этой молекуле и передает его мозгу. У дрозофилы, очевидно, есть этот аппарат, но у людей? У меня есть сомнения». Стивен Репперт, руководивший новым исследованием, также проявляет осторожность. Однако он отмечает, что Cry2 сильно активен в сетчатке глаза человека. «Он прекрасно приспособлен для восприятия света, но мы не знаем, есть ли у него нисходящие пути, которые передают магнитную информацию в мозг. Возможность существует».

Радикальная идея

Связь между светом, криптохромом и магнитным чувством была изложена Клаусом Шультеном и Торстеном Ритцем в 2000 году в бравурной статье, объединившей биологию и квантовую физику.Они предположили, что когда на криптохром попадает синий свет, он передает один из своих электронов молекуле-партнеру, называемой FAD. Обычно электроны кружатся парами, но благодаря свету криптохром и ФАД теперь имеют одиночные электроны. Они известны как «радикальная пара».

Электроны также обладают свойством, называемым «спин». В радикальной паре спины двух соло-электронов связаны — они могут вращаться либо вместе, либо в противоположных направлениях. Эти два состояния имеют разные химические свойства, пара радикалов может переворачиваться между ними, и на эти перевороты может влиять угол магнитного поля Земли.При этом это может повлиять на исход или скорость химических реакций с участием пары радикалов. Это один из способов воздействия магнитного поля Земли на живые клетки. Это объясняет, почему магнитное чувство животных, таких как птицы, связано со зрением — в конце концов, криптохром находится в глазу и под действием света превращается в радикальную пару.

Несколько экспериментов, проведенных за последние несколько десятилетий, подтвердили теорию Шультена и Ритца. Работа Фоули также кажется подходящей: человеческий криптохром может поддерживать магнитное чувство у мух, что зависит от синего света.Но Вильчко считает, что использование человеческого белка — отвлекающий маневр. «Все криптохромы должны быть светочувствительными, а поскольку они образуют радикальные пары, они должны быть чувствительны к магнитным полям. Авторы описывают внутренние свойства криптохрома. Использование человеческого криптохрома — хорошая шутка!»

Действительно, Репперт говорит: «Из всех криптохромов, о которых только можно было подумать, человеческий казался самым интересным. Мы подумали, что если это сработает, это может возродить некоторый интерес к магниторецепции у людей, который практически сошел на нет.”

Могут ли люди ощущать магнитные поля?

По общему мнению, люди не могут чувствовать магнитные поля. Это могут делать птицы, летучие мыши, черепахи, муравьи, землекопы, акулы, скаты и многие другие. Недавно чешские ученые предположили, что лисы, коровы и олени также обладают такой же способностью. Но посмотрите на все недавние обзоры в этой области, и вы увидите очень мало упоминаний о нашем собственном виде. Десять лет назад немецкая группа показала, что наше зрение немного более чувствительно в одних направлениях, чем в других, но результаты не прижились.

Так было не всегда. В 1980-х годах Робин Бейкер из Манчестерского университета провел серию экспериментов, которые, казалось, показали, что люди могут ощущать магнитные поля. Он возил автобусы с добровольцами с завязанными глазами по извилистым дорогам на несколько километров, прежде чем попросить их указать дорогу домой. Они делали это чаще, чем ожидалось, и если они носили магниты на голове, их точность падала.

Результаты были опубликованы в журнале Science, и вы можете прочитать собственное описание своего исследования Бейкером в этом выпуске New Scientist за 1980 год.Он даже написал об этом книгу. В то время Бейкер сказал: «Какими бы ни были последствия, у нас нет другого выбора, кроме как серьезно отнестись к возможности того, что у человека есть магнетическое чувство направления».

К сожалению, главным резонансом стала череда ожесточенных опровержений. В течение следующего десятилетия нескольким группам по всему миру не удалось повторить результаты Бейкера, хотя у самого Бейкера не было проблем с этим. Он утверждал, что их отказ мог быть вызван локальными магнитными аномалиями или кратковременными изменениями силы магнитного поля из-за солнечной активности.

Американский дуэт — Гулд и Эйбл — снисходительно предположил, что британские студенты Бейкера «либо имели в своем распоряжении подсказки, отсутствовавшие в наших экспериментах, либо значительно лучше, чем американцы, использовали любые подсказки, которые могут быть задействованы». Макс Уэстби и Карен Партридж, которым не удалось повторить результаты Бейкера в Шеффилде, были менее добры. — Может быть, это зависит от того, с какой стороны Пеннинских холмов проводятся эксперименты? они спросили. «Очевидно, чрезвычайно трудно опровергнуть все мыслимые объяснения отрицательного результата, но мы вынуждены задаться вопросом об экологической важности магнитного чувства, существование которого так трудно продемонстрировать.

В конце концов Бейкер уступил и перешел к науке о сперме. Когда я поговорил с ним о новом исследовании, он признался, что не поспевает за этой областью. «Я провел почти десятилетие, протестировал тысячи людей в самых разных условиях и не имел абсолютно никаких сомнений. Затем люди проводили несколько тестов здесь и там и утверждали, что эксперименты не повторяются», — говорит он. «Даже после того, как собраны все остальные результаты и опубликованы все вместе, они действительно представляли собой успешную репликацию, и никто не хотел знать об этом.Был элемент «Тогда дерьмо их».

Репперт считает, что история Бейкера была неудачной, особенно потому, что он остановился как раз тогда, когда другие начали открывать магнитные датчики на основе света. «Я думаю, что работа Бейкера была очень хорошей, но многим людям было трудно воспроизвести ее аспекты», — говорит Репперт. «Просто очень сложно проводить подобные поведенческие эксперименты на людях».

Самое сложное чувство

Магниторецепция должна быть одной из самых сложных для изучения чувств у животных.Торстен Ритц говорит: «Основные вещи, которые вы делаете в других чувствах, не имеют смысла, когда дело доходит до магниторецепции. Почти все остальные чувства связаны с отверстиями в костной структуре — глаза, уши и так далее. Магнитное чувство может располагаться в любом месте тела, потому что магнитное поле проникает в тело».

Чтобы усложнить ситуацию, мы не знаем, для чего может использоваться магнитное чувство. Для птиц и черепах кажется очевидным, что внутренний компас поможет им ориентироваться в длительных миграциях.Но на самом деле это не относится к людям, и мы знаем, что заблудшие люди склонны ходить по кругу, когда другие ориентиры недоступны.

Но навигация — не единственное применение магнитного чувства. Недавно Джон Филипс предположил, что животные могут использовать магнитные поля для оценки расстояний в гораздо меньших масштабах. Действительно, возможно, лисы могли бы использовать магнитный дальномер, чтобы измерять расстояние своих бросков, когда их добыча скрыта снегом.

Ясно, что магнитные чувства будут оставаться заманчивыми и спорными еще долгие годы.Бейкер оставил поле позади, но он все еще заинтригован им. «Я был бы очень рад, если бы кому-то удалось оправдать эти десять лет работы, потому что я до сих пор не сомневаюсь, что это настоящий феномен», — говорит он. «Эта новая статья очень далека от оправдания, но просто прочитать, что кто-то говорит, что человеческая магниторецепция заслуживает еще одного взгляда, дало мне краткий прилив удовлетворения».

Ссылка: Foley, Gegear & Reppert. 2011. Криптохром человека проявляет светозависимую магниточувствительность.Nature Communications http://dx.doi.org/10.1038/ncomms1364

Изображения JJ Harrison и Biswarup Ganguly

Земля птицам: поверните налево

Ученые давно считают, что миграция птиц управляется магнитным полем, а как именно? Поиски привели к трем очень разным гипотезам.

Каждую осень малый веретенник поднимается в воздух и без остановок летит с Аляски в Новую Зеландию, преодолев более 7000 миль. Бесчисленное множество других птиц тоже улетает, направляясь в более теплые места, прежде чем вернуться весной.Как они это делают, не теряясь, остается загадкой и по сей день.

Ученые убеждены, что птицы должны использовать какой-то биологический магнитный компас, но им еще предстоит выяснить, как такая система будет работать. Теперь эта область накаляется, и последние исследования отходят от одной давней теории и поддерживают некоторые интригующие альтернативы.

Улики накапливались десятилетиями. Еще в 1960-х годах исследователи обнаружили, что европейские малиновки могут каким-то образом ощущать магнитное поле Земли.Спустя десятилетия ученые узнали, что малиновки и множество других видов птиц используют поле, создаваемое движением железа в ядре Земли, в качестве навигационного средства. Птицы объединяют это руководство с информацией, полученной от солнца, звезд и географических ориентиров, чтобы завершить свое путешествие.

Но остается неприятный вопрос: какие биологические рецепторы используют птицы для обнаружения магнитного поля.

«Ключевые эксперименты группы в Германии окончательно показали, что магнитное чувство существует.Теперь, более 50 лет спустя, мы до сих пор не совсем понимаем, как это работает», — говорит нейробиолог Дэвид Кейс из Научно-исследовательского института молекулярной патологии в Вене.

Сегодня исследователи сосредоточились на трех возможных способах работы магнитного чувства. Одна из идей включает в себя форму железа с магнитными свойствами, называемую магнетитом, которая действует как компас внутри клеток, который вращается, чтобы выровняться с магнитным полем. Другой претендент, известный как механизм радикальных пар, основан на химической реакции в глазу птицы, на которую влияет магнитное поле Земли.Третья гипотеза предполагает, что, когда птица движется через магнитное поле Земли, во внутреннем ухе существа генерируются небольшие токи.

Во всех этих трех сценариях сигналы генерируются и передаются в мозг птицы для обработки и преобразования в направления. Вот посмотрите на каждый из них.

Испытание своего металла

Идея магнетита изучалась дольше всех. Хотя это биологически возможно (некоторые виды плавающих бактерий используют минерал железа для ориентации), доказательства у высших животных остаются неуловимыми, с разрозненными сообщениями, которые не всегда воспроизводимы.

«История литературы о магнетите у позвоночных в основном такова: «Я нахожу магнетит здесь», «Я нахожу здесь магнетит», «Я нахожу здесь магнетит», но дальше этого дело пока не идет», — говорит биолог Хенрик Моуритсен. , который исследует магниторецепцию у европейских малиновок и черных шапок и является соавтором обзора этой темы в 2016 году в Ежегодном обзоре биофизики .

Муритсен из Ольденбургского университета в Германии хотел бы проверить гипотезу о магнетите, используя классический инструмент биологов: удалить что-то из животного и посмотреть, что произойдет с его поведением.Если магнетит имеет решающее значение для навигации, разрушение содержащих магнетит клеток повлияет на способность птиц ориентироваться. Но чтобы эта исследовательская стратегия сработала, ученым нужно точно знать, где найти магнетит у малиновок. И даже если они его найдут, «это долгий путь от доказательства того, что клетка содержит железо, до доказательства того, что ее магнетит связан с нервной тканью, что имеет какое-либо биологическое значение», — говорит Моуритсен.

Одним из основных ударов по теории магнетита является то, что птичий компас определяет только ось магнитного поля, а не его полярность, говорит химик Питер Хор из Оксфордского университета, соавтор статьи Annual Reviews .В отличие от стрелок компаса, используемых людьми, которые полагаются на полярность магнитного поля, чтобы указать на магнитный Северный полюс, птицы знают, в каком направлении находится ближайший полюс, но не могут отличить север от юга. Поэтому, когда ученые инвертируют магнитное поле в лаборатории, птицы не чувствуют изменений и продолжают двигаться в том же направлении.

Но частицы магнетита реагируют на перевернутое поле, указывая в противоположном направлении, как стрелка компаса. Если бы птицы зависели от магнетита, они бы почувствовали изменение и повернулись бы в противоположном направлении.

Глаза есть?

Масса доказательств, собранных учеными, склоняется к другой идее, известной как гипотеза радикальной пары, говорит Хор. Моуритсен также поддерживает эту идею, основанную на белке в птичьих глазах, называемом криптохромом. Когда свет попадает на криптохром, реакции внутри белка генерируют пару молекул, называемую радикальной парой. Каждая из двух молекул в паре имеет нечетное количество электронов, в результате чего у каждой остается один неспаренный электрон. Эти два дополнительных электрона могут иметь спины, которые находятся в одном (или параллельном) направлении или в противоположном (антипараллельном) направлении, и они также могут переключаться между этими двумя состояниями.

Согласно гипотезе пары радикалов, магнитное поле Земли влияет на то, насколько вероятно, что спины будут параллельны или антипараллельны. Как эти спины затем преобразуются в компас, неизвестно, но ученые подозревают, что в биохимической реакции в глазу птицы два спиновых состояния могут привести к различному количеству химических продуктов. Затем продукты могли влиять на сигналы, посылаемые с сетчатки глаза птицы в ее мозг, заставляя ее узнавать о магнитном поле.

Механизм, основанный на парах радикалов вместо магнетита, потенциально может позволить птицам обнаруживать магнитные поля, соглашается Кейс.Но поскольку система радикальных пар зависит от попадания света в глаза птиц, он считает, что здесь, вероятно, работает более одного механизма. «Кажется нелогичным иметь светозависимый магнитный датчик, когда вы летите ночью», — говорит он.

Или, может быть, это делают уши

Кейс проверяет давно забытую гипотезу, впервые предложенную в 1882 году, согласно которой, когда птица летит сквозь магнитное поле Земли, в ее ухе генерируются крошечные электрические токи. Это произойдет за счет электромагнитной индукции, аналогично тому, как магнит, движущийся по спиральному проводу, создает электрический ток в проводе.Чрезвычайно чувствительные рецепторы улавливали небольшие напряжения, возникающие во внутреннем ухе птицы, и посылали сигналы в мозг.

Считается, что электромагнитная индукция возможна у акул и скатов, которые могут ощущать электрические токи в морской воде. Та же самая электросенсорная система потенциально может функционировать как своего рода биологический провод, в котором можно индуцировать токи, позволяя животным ощущать магнитное поле Земли.

Чтобы проверить, может ли индукция работать у наземных животных, таких как птицы, Кейс построил простую масштабную модель внутреннего уха голубя: пластиковую трубку, заполненную проводящей жидкостью.Когда он поместил модель во вращающееся магнитное поле, конечно же, индуцировался небольшой ток. Кейс подозревает, что поведение голубей, заключающееся в быстром повороте головы для сканирования окружающей среды во время полета, также может способствовать повышению напряжения в ушах птиц. Он также обнаружил очень чувствительный электрорецептор во внутреннем ухе голубя, именно там, где он необходим для работы индукции.

Хотя ученые в этой области находят много новых и интригующих доказательств, окончательный тест, который, наконец, покажет, как птицы «чувствуют» магнитное поле, еще предстоит придумать, говорит Хор. «Что нам нужно, так это убийственный эксперимент, который мог бы показать раз и навсегда, действительно ли это радикальные пары и действительно ли это криптохром. Но на самом деле очень сложно что-то придумать».

Первоначально эта статья была опубликована в Knowable Magazine , независимое журналистское издание Annual Reviews. Подпишитесь на Новостная рассылка.

Линейная камера делает линии магнитного поля видимыми в 3D и в реальном времени — ScienceDaily

Ученые Фраунгофера разработали магнитную линейную камеру высокого разрешения для измерения магнитных полей в реальном времени.Линии поля в магнитных системах, таких как генераторы или двигатели, невидимые человеческому глазу, можно сделать видимыми с помощью этой камеры. Он особенно подходит для промышленного применения, например, для обеспечения качества при производстве магнитов. Прототип будет впервые представлен на выставке electronica 2014 в Мюнхене с 11 по 14 ноября.

Сегодня повсюду мы сталкиваемся с датчиками магнитного поля, но немногие из нас знают об этом. Эти датчики следят за тем, чтобы стиральные машины работали концентрически, чтобы фары автоматически настраивались под правильным углом, если автомобиль сильно загружен, или чтобы нас предупреждали, если ремень безопасности не пристегнут должным образом.Если механическое движение преобразуется во вращение, магнитный датчик обнаруживает это и передает информацию нижестоящим системам — например, датчикам фар.

Поэтому важно, чтобы магниты работали надежно. До сих пор обеспечение качества во время изготовления было дорогим и трудоемким делом. Исследователи из Института интегральных схем Фраунгофера IIS в Эрлангене, Германия, разработали линейную камеру, которая может измерять магнитные поля в режиме реального времени и, таким образом, быстро обнаруживать неисправные магниты.Впервые стало возможным интегрировать этот вид магнитного контроля в промышленные процессы. Магниты просто тестируются на конвейерной ленте.

1000 изображений в секунду

«Представьте себе устройство не как камеру, а скорее как плоскую пластину с рядом датчиков магнитного поля», — объясняет руководитель проекта Клаус-Дитер Ташка из IIS. Сердцем устройства является трехмерный датчик Холла под названием HallinOne®, разработанный в его институте: «Он позволяет сенсорному чипу обнаруживать любое присутствующее магнитное поле по всем трем осям.Датчики такого типа могут решать ряд задач измерения, например, датчики угла поворота, датчики разделения и положения, а также датчики частоты вращения”.

С помощью линейной магнитной камеры можно измерить силу и направление магнитного поля в 32 точках, расположенных на расстоянии 2,5 мм друг от друга. Таким образом, линии поля становятся видимыми вдоль линии на расстоянии восьми сантиметров, и их можно отслеживать и записывать. Фактический 3D-датчик имеет размеры не более 0,1 x 0,1 мм 2 .Это позволяет проводить точечные измерения и, следовательно, очень высокую точность измерений.

Сама процедура измерения занимает всего миллисекунду, поэтому камера обеспечивает 1000 изображений в секунду. Такая скорость позволяет встраивать магнитную камеру в производственные помещения и тестировать магниты на движущейся конвейерной ленте. Аспект реального времени также важен, так как форма магнита, а также направление намагниченности влияют на значения измерения и должны учитываться при калибровке системы.По завершении процесса измерения система присваивает результатам измерения различные магнитные формы и вычисляет допуски погрешности. Для простых приложений камеру можно подключить через интерфейс USB к ПК.

Следующий шаг уже запланирован: ученые Fraunhofer в настоящее время работают над двухмерной камерой, которая может делать цветные магнитные изображения поверхности размером 40 x 40 мм2 со скоростью более 100 изображений в секунду.

Источник истории:

Материалы предоставлены Fraunhofer-Gesellschaft . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Возможно, мы наконец узнаем, как перелетные птицы чувствуют магнитное поле Земли

Клэр Уилсон

Магниточувствительная молекула под названием криптохром 4, найденная внутри глаз малиновки, может помочь им ориентироваться

Коринна Лангебраке и Илья Соловьев

Наконец-то мы можем узнать секрет того, как перелетные птицы могут ощущать магнитные поля Земли: молекула в их глазах, называемая криптохромом 4, чувствительна к магнетизму, потенциально давая животным внутренний компас.

Этот процесс может привести к тому, что животные будут видеть более темные или светлые области в своем зрении, когда они смотрят в направлении силовых линий магнитного поля, говорит Хенрик Моуритсен из Ольденбургского университета в Германии. «Возможно, вы сможете увидеть, где находится север, как своего рода затенение того, что вы бы видели».

Предыдущая работа показала, что некоторые виды птиц, такие как европейская малиновка ( Erithacus rubecula ), используют магнитные поля Земли во время миграции, а также используют визуальные и другие сигналы. Некоторые европейские малиновки мигрируют на юг каждую зиму в северном полушарии, например, из Скандинавии в Великобританию, и возвращаются весной.

Считается, что по крайней мере часть этой способности связана с их глазами, потому что их восприятие магнетизма нарушается в отсутствие света. Ранее Моуритсен показал, что когда птицы используют свой внутренний компас, информация обрабатывается в тех же частях мозга, что и зрение.

Подозрение пало на молекулу криптохрома 4, поскольку она присутствует в светочувствительных клетках глаза и имеет структуру, предполагающую, что на нее могут влиять магнитные поля.Теперь Моуритсен и его коллеги показали, как молекула реагирует на магнитные поля в лаборатории.

Группа обнаружила, что в присутствии света электроны могут прыгать между различными частями молекулы, а также между ней и другой молекулой, называемой флавинадениндинуклеотидом (ФАД), что в конечном итоге приводит к образованию соединения под названием CRY4-FADH*. Процесс подавляется слабыми магнитными полями.

Изменения уровня CRY4-FADH* потенциально приводят к тому, что светочувствительные клетки в глазу могут изменять свою продукцию, делая изображение светлее или темнее, в зависимости от направления и силы магнитного поля в поле зрения птицы. , — говорит Муритсен.

Команда также изучила криптохром 4 у кур и голубей, которые не мигрируют. У каждого вида есть немного другая версия молекулы, и команда обнаружила, что эти два вида менее подвержены влиянию магнетизма, предполагая, что версия молекулы у перелетных птиц была настроена так, чтобы усилить ее чувствительность.

Но группа еще не продемонстрировала, что криптохром 4 используется для магнитных датчиков в реальной жизни. «Мы смотрели на эту молекулу только изолированно, мы не смотрели на нее внутри птицы, что чрезвычайно сложно», — говорит Моуритсен.

Розвита Вильчко из Университета Гёте во Франкфурте в Германии говорит, что дело еще не закрыто, потому что в глазу есть другие молекулы криптохрома, которые также могут отвечать за магнитное восприятие. «Большинство криптохромов в принципе могли бы это сделать», — говорит она.

И хотя голуби не мигрируют, было обнаружено, что они могут ориентироваться с помощью магнетизма, что позволяет предположить, что другие молекулы криптохрома могут играть определенную роль, говорит она.

Ссылка на журнал: Nature , DOI: 10.1038/с41586-021-03618-9

Подпишитесь на бесплатный ежемесячный информационный бюллетень Wild Wild Life, посвященный разнообразию и науке о животных, растениях и других странных и удивительных обитателях Земли

Еще по этим темам:

Доказательства наличия у человека геомагнитного чувства

Многие люди способны неосознанно обнаруживать изменения магнитных полей силы Земли, утверждают ученые Калифорнийского технологического института и Токийского университета.

Исследование, проведенное геологом Джозефом Киршвинком (BS, MS ’75) и нейробиологом Шин Шимоджо из Калифорнийского технологического института, а также нейроинженером Аю Матани из Токийского университета, предлагает экспериментальные доказательства того, что волны человеческого мозга реагируют на контролируемые изменения силы Земли. магнитные поля.Киршвинк и Шимоджо говорят, что это первое конкретное свидетельство нового человеческого чувства: магниторецепции. Их выводы были опубликованы в журнале eNeuro 18 марта.

“У многих животных есть магниторецепция, так почему бы не у нас?” — спрашивает Конни Ванг, аспирант Калифорнийского технологического института и ведущий автор исследования eNeuro . Например, медоносные пчелы, лосось, черепахи, птицы, киты и летучие мыши используют геомагнитное поле для навигации, а собак можно обучить находить закопанные магниты.Давно предполагалось, что у людей могут быть схожие способности. Однако, несмотря на шквал исследований, пытавшихся проверить его в 80-х годах, он так и не был окончательно продемонстрирован.

«Аристотель описал пять основных чувств, включая зрение, слух, вкус, обоняние и осязание», — говорит Киршвинк, соавтор исследования eNeuro и профессор геобиологии Нико и Мэрилин Ван Винген. «Однако он не учел гравитацию, температуру, боль, равновесие и ряд других внутренних раздражителей, которые, как мы теперь знаем, являются частью нервной системы человека. Наши предки-животные утверждают, что датчики геомагнитного поля также должны быть представлены не шестым чувством, а, возможно, 10-м или 11-м человеческим чувством, которое предстоит открыть». – экранированную камеру, и участники сидели в тишине и полной темноте в течение часа. В течение этого времени они бесшумно перемещали магнитное поле по камере и измеряли мозговые волны участников с помощью электродов, расположенных в 64 местах на их головах.

Тест проводился с участием 34 человек из широкого возрастного диапазона и разных национальностей. Во время данного сеанса участники сознательно не испытывали ничего более интересного, чем сидение в одиночестве в темноте. Однако у многих участников изменения в их мозговых волнах коррелировали с изменениями в магнитном поле вокруг них. В частности, исследователи отслеживали альфа-ритм в мозге, который возникает на частоте от 8 до 13 герц и является мерой того, занят ли мозг, находится ли он в состоянии покоя или «автопилота».Когда человеческий мозг не занят, мощность альфа-излучения высока. Когда что-то привлекает его внимание, сознательно или бессознательно, его альфа-сила падает. Известно, что несколько других сенсорных раздражителей, таких как зрение, слух и осязание, вызывают резкое падение амплитуды альфа-волн в первые несколько секунд после воздействия.

Эксперименты показали, что у некоторых участников альфа-энергия начала снижаться по сравнению с исходным уровнем сразу после магнитной стимуляции, снижаясь на целых 60 процентов в течение нескольких сотен миллисекунд, а затем восстанавливаясь до исходного уровня через несколько секунд после воздействия.«Это классический, хорошо изученный ответ мозговых волн на сенсорный вход, называемый десинхронизацией, связанной с событием, или альфа-ERD», — говорит Шимоджо, профессор экспериментальной психологии Гертруды Балтимор и аффилированный преподаватель Института Тяньцяо и Крисси Чен. Неврология в Калифорнийском технологическом институте.

Тесты также показали, что мозг активно обрабатывает магнитную информацию и отвергает сигналы, которые не являются «естественными». Например, когда вертикальная составляющая магнитного поля во время экспериментов постоянно указывала вверх, соответствующих изменений в мозговых волнах не наблюдалось.Поскольку магнитное поле обычно направлено вниз в северном полушарии, кажется, что мозг игнорирует явно «неправильные» сигналы. Киршвинк предполагает, что этот компонент исследования может быть проверен путем повторения эксперимента в Южном полушарии, где должна иметь место противоположная картина.

«Альфа-ERD — это сильная нейронная сигнатура сенсорного обнаружения и связанного с этим переключения внимания. Тот факт, что мы видим его в ответ на простые магнитные вращения, которые мы испытываем, когда поворачиваем или качаем головой, является убедительным доказательством магниторецепции человека.Большие индивидуальные различия, которые мы обнаружили, также интересны в отношении эволюции человека и влияния современной жизни, — говорит Симодзё. — Что касается следующего шага, мы должны попытаться довести это до сознания».

Одна из задач Ранние попытки проверить магниторецепцию человека заключались в том, что было трудно убедиться, что эти изменения в мозговых волнах действительно коррелируют с магнитным полем, а не с каким-либо другим искажающим эффектом.Например, если катушки, генерирующие магнитное поле вокруг камеры, создавали слышимый гул, которого может быть достаточно, чтобы вызвать изменение альфа-мощности у участников.

Чтобы решить эти проблемы, камера, использованная в этом исследовании, была не только абсолютно черной и изолированной, медные провода для изменения магнитного поля были обернуты и приклеены на месте в двух экземплярах: каждая катушка имеет пару проводов, а не одну жилу. . При пропускании тока через эти пары проводов в одном и том же направлении магнитное поле в камере изменяется. Однако прохождение тока в противоположных направлениях по проводам в парах нейтрализует их магнитные поля, вызывая при этом тот же электрический нагрев и механические артефакты.Компьютеры полностью контролировали эксперименты и записывали данные. Результаты обрабатывались автоматически с помощью готовых компьютерных сценариев и без субъективных действий. Таким образом, команда смогла показать, что человеческий мозг действительно реагирует на магнитное поле, а не только на возбуждение самих катушек.

«Наши результаты исключают гипотезы об электрической индукции и «квантовом компасе» для магнитного восприятия», — говорит Киршвинк, называя две возможности, которые были предложены для объяснения механизма магниторецепции.Вместо этого Киршвинк предполагает, что результаты указывают на то, что биологический магнетит является сенсорным агентом для магниторецепции человека. В 1962 году Хайнц А. Ловенштам, профессор Калифорнийского технологического института с 1954 года до своей смерти в 1993 году, обнаружил, что магнетит, природный магнитный минерал, встречается в зубах моллюсков. С тех пор было обнаружено, что биологический магнетит существует в организмах от бактерий до человека и во многих из них связан с геомагнитным чувством.

Киршвинк надеется, что, разработав и продемонстрировав надежную методологию тестирования людей на магниторецепцию, это исследование может послужить ориентиром для других исследователей, заинтересованных в попытке повторить и расширить результаты этого исследования.«Учитывая известное наличие высокоразвитых геомагнитных навигационных систем у видов в животном мире, возможно, неудивительно, что мы можем сохранить по крайней мере некоторые функционирующие нейронные компоненты, особенно учитывая кочевой образ жизни охотников-собирателей наших не слишком далеких предков. «Полный масштаб этого наследства еще предстоит выяснить», — говорит он.

Статья называется “Преобразование геомагнитного поля на основе активности альфа-диапазона в человеческом мозгу”. Помимо Киршвинка, Шимоджо и Ванга, соавторами являются Аюму Матани из Токийского университета, сотрудники Калифорнийского технологического института Доу-Ан Ву (доктор философии ’06) и Исаак Хилберн (бакалавр наук ’04), бывшие студенты Калифорнийского технологического института Кристофер Кусте (бакалавр наук). ’17) и Джейкоб Абрахамс (BS ’17), бывший аспирант Токийского университета Юки Мидзухара и студент Принстонского университета Сэм Бернштейн.Первоначально это исследование поддерживалось программой Human Frontiers Science Program, а в последнее время программой RadioBio Агентства перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) для группы Калифорнийского технологического института, Японским агентством по науке и технологиям (CREST) ​​для Вана и Симодзё, а также программой RadioBio. Японское общество содействия развитию науки в группе Токийского университета.

Квантовый компас может помочь птицам «видеть» магнитные поля

Ведущий: Бенджамин Томпсон

С возвращением на Подкаст о природе .На этой неделе, ориентируясь на магнитный компас перелетных птиц…

Ведущий: Ник Петрич Хоу

И смогут ли инопланетные астрономы увидеть Землю? Я Ник Петрич Хоу.

Ведущий: Бенджамин Томпсон

А я Бенджамин Томпсон.

[Jingle]

Ведущий: Ник Петрич Хоув

Первым на этой неделе репортер Адам Леви сосредоточился на магнитной тайне сенсорной биологии.

Опрашивающий: Адам Леви

На протяжении десятилетий исследователи пытались дать удивительно сложный ответ на простой вопрос: как птицы находят дорогу?

Опрашиваемый: Эрик Уоррант

У нас есть глаза для зрения, уши для слуха, но у нас нет известного нам органа, который участвует в приеме магнето.Это полная загадка.

Опрашивающий: Адам Леви

Это Эрик Варрант, зоолог из Лундского университета в Швеции.

Опрашиваемый: Эрик Уоррант

Одной из величайших загадок сенсорной биологии является то, как животные могут ощущать магнитное поле Земли и использовать его для навигации.

Интервьюер: Адам Леви

И решение этой магнетической тайны может быть найдено в удивительной дисциплине — квантовой физике.

Опрашиваемый: Хенрик Моуритсен

Я никогда не думал, что дойду до того места, где мы начнем понимать квантово-механический механизм, происходящий внутри птицы.

Опрашивающий: Адам Леви

Это Хенрик Моуритсен, биолог из Ольденбургского университета в Германии. Исследователи показали, что некоторые животные действительно могут чувствовать магнитное поле Земли, используя его, чтобы найти свой путь. Но то, как такие птицы, как европейская малиновка, обнаруживают такое слабое поле, долгое время озадачивало биологов.

Опрашиваемый: Эрик Варрант

Это последнее чувство, о котором мы фактически ничего не знаем, и решение этой проблемы, я бы сказал, является величайшим Святым Граалем в сенсорной биологии.

Опрашивающий: Адам Леви

И хотя ответ так и остался неуловимым, исследователи выдвинули теории, которые, как они надеются, смогут объяснить эту тайну.

Собеседник: Эрик Уоррант

Более 40 лет назад, в конце 1970-х годов, физик впервые выдвинул идею о том, что светочувствительные молекулы могут использоваться животными для восприятия магнитного поля Земли.

Опрашивающий: Адам Леви

Эта теория предполагает, что животные могут ощущать магнитные поля с помощью квантово-механического явления, называемого радикальными парами. Это снова Хенрик.

Опрашиваемый: Хенрик Моуритсен

Гипотеза о радикальной паре предполагает, что у вас есть светочувствительная молекула, она поглощает свет, и, в конце концов, у вас есть радикальная пара, то есть два неспаренных электрона.

Интервьюер: Адам Леви

Магнитные спины этой радикальной пары могут принимать два состояния, оба указывают в одном направлении, триплетное состояние, или оба указывают в противоположных направлениях, синглетное состояние.Пара колеблется между этими двумя состояниями, но магнитное поле склоняет чашу весов, делая одно или другое более вероятным.

Интервьюируемый: Эрик Уоррант

И именно это изменение баланса времени жизни триплетного состояния по отношению к синглетному считается основой приема магнето.

Опрашиваемый: Хенрик Моуритсен

Изначально люди знали, что существует только один класс молекул, которые могут использовать свет для образования радикальных пар в растениях, и они назывались криптохромами.

Опрашивающий: Адам Леви

Хенрик и его сотрудники охотились за этими криптохромными молекулами в птицах, и, поскольку криптохромам для работы нужен свет, они искали именно в птичьих глазах.

Опрашиваемый: Хенрик Моуритсен

Мы нашли криптохромы в глазах птиц, как и другие, а затем большая проблема заключалась в том, как теперь проверить, работают ли механизмы, основанные на квантовой механике, основанной на вращении электронов? внутри глаз птицы.

Опрашивающий: Адам Леви

На этой неделе в Nature Хенрик и его коллеги из биологии, физики и квантовой химии работали, чтобы пролить свет на гипотезу криптохрома.

Опрашиваемый: Хенрик Моуритсен

Нам нужно было получить молекулу изолированно, чтобы на самом деле измерить что-то на ней, потому что очень, очень трудно сделать это в глазу птицы. Мы начали пытаться делать криптохромы в 2004 году, и сейчас у нас есть 2021 год.Мы могли не только показать, что электроны прыгают внутри молекулы точно так, как предсказывали квантовые химики в теории, мы также могли показать, что фотохимия этого радикала на самом деле магниточувствительна. Это не гипотеза, что эта молекула магниточувствительна. Мы видим, что он магниточувствителен.

Интервьюер: Адам Леви

Команде также было любопытно, как белки криптохрома сравниваются между птицами, которые мигрируют, и птицами, которые нет.

Опрашиваемый: Хенрик Моуритсен

Затем мы также получили криптохромы из экстремальной немигрирующей птицы, в основном из курицы, и похоже, что криптохром 4 из перелетных птиц значительно более чувствителен к магнитному полю, чем та же молекула из курицы. .

Опрашивающий: Адам Леви

Предыдущая работа показала, что птицы обрабатывают информацию о магнитном поле в зрительной области своего мозга, поэтому Хенрик и члены его команды считают, что птицы действительно могут видеть магнитное поле Земли.

Опрашиваемый: Хенрик Моуритсен

Итак, может быть, это своего рода тень поверх того, что вы бы видели как птица, но что именно видит птица, мы не знаем, потому что не можем спросить птицу.

Опрашивающий: Адам Леви

Но загадка не решена. Команда показала, что криптохромы действительно чувствительны к магнитному полю, но они еще не доказали, что эти белки являются критическим компонентом магниточувствия у птиц.Это снова Эрик.

Опрашиваемый: Эрик Уоррант

Я думаю, что, изучая квантовую механику много лет назад, я никогда бы не понял тогда и даже не поверил, я думаю, что возможно, что квантово-механические эффекты могут быть действительно заключены в глаз птицы. Это огромный сюрприз, и это не то, чему мы научились в квантовой механике, когда я был молод. Успехи, которых добились авторы в этом исследовании, проделали долгий путь к пониманию того, как работает магнето-прием.Нет никаких сомнений в том, что это исследование было захватывающим научным произведением. Но поскольку это лабораторное исследование, а не исследование, проводимое на живых животных, оно все еще не является фактическим доказательством того, что криптохромы в целом действительно используются в магниточувствии.

Опрашивающий: Адам Леви

Хенрик, тем не менее, надеется, что команда однажды преодолеет эти трудности и, наконец, раскроет, как некоторые птицы могут ощущать магнитное поле Земли и находить свой путь.

Опрашиваемый: Хенрик Моуритсен

Мы, конечно, попытаемся приблизиться к естественной ситуации внутри глаза птицы. Подобные вещи были бы утопией до того, как молекулу удалось создать изолированно, и мы очень рады открывающимся возможностям.

Ведущий: Ник Петрич Хоу

Это был Хенрик Моуритсен из Ольденбургского университета в Германии. Вы также слышали от Эрика Уорранта из Лундского университета в Швеции.Вы можете найти ссылку на статью Хенрика в примечаниях к шоу.

Ведущий: Бенджамин Томпсон

Далее в подкасте: если инопланетные астрономы существуют, смогут ли они увидеть Землю? Однако сейчас пришло время для «Основных моментов исследований», которые читает Шамини Банделл.

[Jingle]

Ведущий: Шамини Банделл

Некоторым амфибиям выгодно делить свое время между водой и воздухом, поскольку недавние эксперименты показали, что рыбы, обитающие в обоих местах, становятся умнее, чем рыбы, которые живут только в воде.Группа исследователей поместила мангровых киллифишей, которые процветают как в воде, так и вне ее, в небольшие контейнеры, которые подвергали некоторых рыб периодическим перепадам уровня воды. Других киллифишей каждые несколько дней помещали в террариум и поощряли прыгать по суше в течение трех минут, в то время как контрольные рыбы оставляли плавать, не беспокоясь. Обученные прыгуны и те, кто подвергался воздействию воздуха, впоследствии перемещались по лабиринту и находили пищу в конце быстрее и на более коротком расстоянии, чем контрольная рыба.У них также было больше пролиферации клеток в области мозга, связанной с пространственным обучением. Авторы говорят, что работа — это шаг к тому, чтобы показать, как древние рыбы эволюционировали и адаптировались, переходя из воды на сушу. Думаете, что исследования — это глоток свежего воздуха? Узнайте больше в Proceedings of the Royal Society B .

[Jingle]

Ведущий: Шамини Банделл

Из-за того, что погода в Великобритании и других странах накаляется, многие из нас будут страдать от обычной сезонной аллергии.Но хотя постоянное чихание может быть неприятным, вы можете утешить себя новостью о том, что группа ученых успешно определила точную популяцию нейронов, которые вызывают у вас «Ачу!» Исследователи заставили мышей чихать, заставив их вдыхать капельки чихания. -индуцирующие соединения. Затем команда изучила сигнальные молекулы, высвобождаемые сенсорными нейронами носа, и сосредоточилась на той, которая необходима для чихания, называемой нейромедином B. Команда обнаружила, что определенные нейроны в хорошо известной области ствола мозга, вызывающей чихание, реагировали. к нейромедину В и вызывал чихание.Но они также обнаружили некоторые ключевые нейроны в другой части мозга, которая контролирует выдох. Когда они вводили нейромедин В в эту новую область, мыши начинали чихать, таким образом обнаруживая полный путь от носа к мозгу. Вынюхайте это исследование полностью в Cell .

[Jingle]

Интервьюер: Бенджамин Томпсон

Еще в 1992 году Nature опубликовала выдающуюся астрономическую статью, в которой впервые подтвердилось существование планет за пределами нашей Солнечной системы, вращающихся вокруг другой звезды.С тех пор исследователи продолжали направлять свои телескопы в небо и открыли еще тысячи этих так называемых экзопланет, часто ища слабое затемнение звезды, когда планета проходит перед ней, известный как транзитный метод. На этой неделе в Nature ученые направили телескоп обратно на нас и, используя множество данных о движении звезд в наших галактических окрестностях, спросили, кто мог оглядываться на Землю. Могли ли инопланетные астрономы где-то записывать мерцание Солнца во время обращения Земли? И если да, то что они могут видеть? Одним из авторов является Лиза Калтенеггер из Корнельского университета в США. Я позвонил ей, чтобы узнать больше, и она рассказала мне о наборе данных, который использовался для расчетов.

Опрашиваемый: Лиза Калтенеггер

Итак, прямо сейчас начинается эта удивительная миссия. Это называется миссия Gaia от Европейского космического агентства, и она предоставляет нам множество информации, потому что в основном отображает все звезды вокруг нас. И поскольку он измеряет пару лет, он говорит вам, куда идут звезды и откуда они пришли. И это привело к идее, о которой мы подумали: «Ну, вы знаете, является ли эта точка обзора особенной для того, чтобы увидеть Землю как транзитную планету, поэтому, если мы будем двигаться с цивилизациями на Земле, верно, примерно 5000 лет назад. назад на нашей планете начали расцветать цивилизации.Кто мог видеть нас с тех пор?»

Опрашивающий: Бенджамин Томпсон

Да, так что вы ограничили данные тем, какие звезды, если вы смотрите с этой точки зрения, могли видеть Землю от 5000 лет назад до 5000 лет в будущем.

Опрашиваемый: Лиза Калтенеггер

Да, и дело в том, что если подумать, это просто геометрия. Итак, вы можете видеть, насколько велико Солнце, и вы знаете, где находится Земля, и поэтому, если вы отойдете от этого вида, вы сможете выяснить, в какой части неба видна Земля, движущаяся перед звездным диском.Итак, мы нашли около 2000 звезд, по которым можно увидеть, в этот 10000-летний период, планеты проходят перед Солнцем.

Опрашивающий: Бенджамин Томпсон

По количеству звезд на небе это совсем немного.

Опрашиваемый: Лиза Калтенеггер

Абсолютно. Конечно, это крошечное число с точки зрения количества звезд на небе. Но мы хотели, чтобы нам были нужны самые близкие звезды, потому что свету нужно время для путешествия, поэтому чем ближе те звезды, которые видят в нас транзитную планету, тем позже они нас видят.Итак, мы сконцентрировались на ближайших звёздах, всё в пределах 100 парсеков, а это астрономический масштаб, который составляет около 326 световых лет. И среди этих звезд 117 находятся в пределах 100 световых лет. И когда мы говорим о том, что свету нужно время, чтобы путешествовать, и что примерно через 100 лет мы фактически начали передавать радио, и это та область, где радиоволны снова захлестнули нас.

Опрашивающий: Бенджамин Томпсон

И, конечно же, Лиза, мы с вами говорим здесь о звездах, но для того, чтобы кто-то мог взглянуть на нас в свой гипотетический телескоп, он должен быть на планете, и Я полагаю, что количество потенциальных планет, вращающихся вокруг этих 2000 звезд, намного меньше.Какие из планет-хозяев звезд, которые вы выделили, имели самые высокие шансы увидеть Землю, движущуюся перед Солнцем?

Опрашиваемый: Лиза Калтенеггер

В нашей выборке из 2000 звезд мы знаем 7 известных хозяев экзопланет. Но, конечно, теперь, когда мы фактически описали этот образец, гораздо больше людей смотрят именно на этот образец, пытаясь найти вокруг себя планеты. Но даже среди тех, что нам известны, есть пара систем, планеты которых находятся в так называемой обитаемой зоне или зоне «Златовласки», и там мне интересно, что одна из них, например, Ross128 b, находится всего около 12 световых лет от нас, так что ничего в космологических масштабах. Тот видел, как мы начали 3000 лет назад проходить транзитом по Солнцу, а 900 лет назад он потерял эту точку наблюдения, и так он видел нас более 1000 лет. И у нас есть пара других звезд, звезда Тигардена, которая также находится примерно в 12 световых годах от нас. Он начнет нас видеть довольно скоро, но пока еще не видел. И Trappist-1, это очень, очень известная система с 7 планетами размером с Землю примерно в 40 световых годах от нас. У этого есть 4 планеты в обитаемой зоне «Златовласки», и он начнет нас видеть примерно через 1000 лет.Итак, я просто думаю, что довольно интересно думать о том, что мы видим некоторые из тех планет, которые находятся на правильном расстоянии в зоне Златовласки, но они еще не видят нас, а некоторые другие уже видели нас. Так что дело не только в том, что я вижу тебя, а ты видишь меня. На самом деле есть действительно интересное взаимодействие, которое привносит в этот вопрос динамику космоса.

Интервьюер: Бенджамин Томпсон

Итак, один из способов, о котором вы говорили, искать признаки потенциальной жизни — это смотреть в атмосферу экзопланет и искать, например, неравновесие между уровнями газа, которое может быть вызвано по жизни какой-то. И вот, в такого рода окне, вот таких 5000 лет в прошлом и 5000 лет в будущем, мне действительно кажется, что большая часть того, что человечество сделало, давайте будем честными, с точки зрения изменения атмосферы, действительно началось. с промышленной революцией. Но на самом деле вы смотрите на миллионы лет назад, что-то вроде кембрийского взрыва, когда кислород наполнил атмосферу, так может ли быть так, что, если бы вы не смотрели все это время назад, действительно была бы очень узкая полоса, где вы могли бы увидеть эти какие изменения, чтобы увидеть, что разумная жизнь, по крайней мере, о?

Опрашиваемый: Лиза Калтенеггер

Что ж, это был один из действительно интересных вопросов, к которому мы также подошли.Итак, мы знаем, что вы могли найти жизнь 2 миллиарда лет назад благодаря кислороду, кембрийскому взрыву и всем этим вещам, но как насчет антропоцена, верно? А когда мы начали менять климат? И есть аргумент, когда у вас есть достаточно химических веществ, созданных человеком или технологией, чтобы действительно обнаружить это, и я согласен, может быть, через 100 лет. Один вопрос, когда вы думаете об этих временных масштабах: что вы можете увидеть в разумной цивилизации? И затем возникает следующий вопрос, технологическая цивилизация, меняющая атмосферу.Как только он, надеюсь, станет немного умнее, он на самом деле перестанет это делать, верно. Он на самом деле начнет защищать планету и не будет сохранять эффект лавинообразного изменения атмосферы до тех пор, пока эта планета больше не станет пригодной для жизни. Но для этой статьи мы были очень консервативны. По сути, мы сказали, что смотрим на то, как движутся эти звезды, кто может нас видеть, и на самом деле вопрос в том, насколько большими были бы их телескопы, если бы их искали инопланетные астрономы. Итак, мы ограничились технологиями, которые у нас есть прямо сейчас, потому что вы можете представить что угодно, верно? Можно сказать, что у них был такой огромный, я не знаю, 1000-метровый телескоп в космосе, и они могли видеть фламинго, танцующего на Земле.Тогда не проблема найти разумную жизнь, правда? Но если у вас есть такие же телескопы, как у нас, кто мог бы найти нас и, таким образом, увидеть признаки жизни в атмосфере?

Интервьюер: Бенджамин Томпсон

Итак, мне кажется, что в своей работе вы рассматривали такого рода диаграмму Венна звезд, которые могли бы нас видеть, которые, вероятно, имеют экзопланеты, а может быть, и нет. слишком далеко, чтобы они могли обнаруживать радиоволны, но также видеть влияние, которое люди оказывают на атмосферу, или, возможно, в будущем это делается для смягчения последствий того, что люди сделали с атмосферой.Похоже, что это в какой-то степени мысленный эксперимент. Учитывая, что есть этот аспект, есть ли что-то еще, что вы можете извлечь из этой работы, или это действительно больше упражнение в каталогизации прямо сейчас?

Опрашиваемый: Лиза Калтенеггер

Ну, идея здесь заключалась в том, чтобы дать вам лучшие цели, потому что, если вы говорите, что другая цивилизация эволюционировала, и, надеюсь, они продвинулись дальше, чем мы, то это звезды, которые действительно будут наблюдать и так где мы должны сосредоточить наше внимание? И многие из тех звезд, которые мы идентифицировали, на самом деле вообще не изучались, потому что они находятся в той части галактики, где позади них много других звезд, и поэтому очень и очень трудно увидеть маленькие планеты. Но с этим, это в основном дает вам мотивацию для того, почему вы должны приложить дополнительную работу, и именно здесь этот мысленный эксперимент вводится в практику того, что мы делаем прямо сейчас, как астрономы во всем мире, куда мы смотрим. для планет и где мы надеемся, что кто-то может смотреть на нас.

Опрашивающий: Бенджамин Томпсон

Это была Лиза Калтенеггер из Корнельского университета. Перейдите к заметкам о шоу, где вы можете найти ссылку на ее статью.

Ведущий: Ник Петрич Хоу

Теперь пришло время для брифинга, где мы поговорим о нескольких наших любимых историях из брифинга о природе . Бен, видя, что ты уже поднял эту тему, я начну первым на этой неделе, так как у меня есть еще одна космическая история, хотя эта немного ближе к дому. Оно приходит к нам с Марса.

Ведущий: Бенджамин Томпсон

Что ж, Ник, на Марсе ведется много научных исследований, и, думаю, вокруг Марса тоже.Мы посмотрели на него несколько недель назад. Что нового?

Ведущий: Ник Петрич Хоу

Итак, эта история от Nature , и она сосредоточена на миссии НАСА на Марс, которая представляет собой марсоход Perseverance и вертолет Ingenuity, и на самом деле все об изобретательности. Итак, я не знаю, видели ли вы, а могли видеть, было много фотографий и видео, летающих вокруг вертолета, летящего вокруг марсианской поверхности, и одна вещь, на которую обратили внимание многие люди, это там чертовски много пыли.

Ведущий: Бенджамин Томпсон

Верно, ну, это шаг вперед, верно, потому что в прошлый раз, когда мы регистрировались на этом вертолете, он только поднимался, а затем снова опускался, верно? Итак, теперь он приближается, скажете вы. Почему наличие пыли возбуждает? Я имею в виду, я не могу сказать, что удивлен тем, что на Марсе есть пыль и что ее поднимает вертолет.

Ведущий: Ник Петрич Хоу

Нет, я имею в виду, что совсем не удивительно, что на Марсе есть пыль, и на самом деле они построили вертолет, чтобы справиться с этим, справиться с большим количеством пыли. Марс.Но обычно, и если вы думаете о вертолетах на Земле, приземляющихся, например, в пустыне, вы поднимаете много пыли, когда вертолет приземляется и взлетает. Однако то, что, кажется, происходит, это то, что вертолет собирает пыль и путешествует с ней по марсианской поверхности во время полета.

Ведущий: Бенджамин Томпсон

Правильно, тогда он как бы окутан такой сферой твердых частиц.

Ведущий: Ник Петрич Хоув

Да, именно так, и это действительно интересно, потому что это может дать нам представление о том, как эти пылевые вихри — я думаю, они известны как «пылевые дьяволы» в США. – образуются на марсианской поверхности, потому что это долгое время оставалось загадкой, потому что дело в том, что атмосфера Марса очень, очень тонкая, поэтому трудно понять, как ветер получает достаточно энергии, чтобы на самом деле собрать много пыли.Но если сам вертолет сможет это сделать, мы сможем понять, как это происходит на марсианской поверхности.

Ведущий: Бенджамин Томпсон

Правильно, и с какой целью, Ник? Помимо возможности узнать немного больше о погоде на Марсе, что исследователи говорят обо всем этом?

Ведущий: Ник Петрич Хоу

Дело в том, что изобретательность была всего лишь доказательством принципа. Это было только для того, чтобы сказать: «Эй, мы можем летать на другие планеты», так что все остальное вроде как, один из исследователей, опрошенных в статье, описал это как вишенку на торте.Так что просто очень интересно получить какую-то дополнительную информацию, которую мы можем получить из этой миссии, и это может быть хорошим небольшим пониманием того, как работает атмосфера на Марсе, как формируются эти пыльные бури и тому подобное. Но на самом деле это просто приятный маленький бонус, который мы никак не ожидали получить от этой миссии.

Ведущий: Бенджамин Томпсон

Круто, ну тогда это очень бесстрашный маленький вертолет. Что будет дальше с этой миссией, потому что мы доказали, что она может летать, мы доказали, что она может перемещаться, и она дает некоторую информацию о метеорологии планеты.Что дальше для маленького вертолета, который может?

Ведущий: Ник Петрич Хоу

Что касается самого вертолета, то он будет летать каждые пару недель, и мы можем получить другие неожиданные вещи, подобные этой. Сам Perseverance — марсоход — будет обходить кратер Джезеро в поисках признаков жизни, и это своего рода главная цель миссии, но из-за успеха этого вертолета мы можем увидеть больше летательных аппаратов, направляющихся на Марс, потому что на самом деле это действительно хороший способ обойти.У вас не застревают колеса. Так что, возможно, это то, что мы увидим больше в будущем. Но, Бен, что ты нашел для брифинга на этой неделе?

Ведущий: Бенджамин Томпсон

Что ж, Ник, разговор на эту тему был лишь вопросом времени. Странный мир невзаимозаменяемых токенов (NFT) как бы столкнулся с миром науки, и об этом сообщается в журнале Nature .

Ведущий: Ник Петрич Хоу

Что ж, Бен, нам, возможно, придется вернуться на несколько шагов назад, просто для моей пользы, потому что мои знания о том, что такое NFT, примерно так же глубоки, как мемы, которые я видел о них. , так что кроме того, я мало что о них знаю, поэтому не могли бы вы сказать мне, для начала, что такое NFT?

Ведущий: Бенджамин Томпсон

Хорошо, я сделаю все, что в моих силах. Итак, концепция NFT родилась в начале 2010-х, но в этом году она стала очень популярной. И что это такое, это что-то вроде цифрового свидетельства о праве собственности, и позвольте мне попытаться привести вас на примере. Представьте, что я нарисовал на своем компьютере дом. Я довольно старая школа, поэтому я бы, вероятно, использовал MS Paint. Итак, я рисую красивый дом, верно. Выкладываю онлайн. Вы можете посмотреть на это. Любой другой может также посмотреть на это. Но что я могу сделать, так это использовать какое-то умное компьютерное программное обеспечение для создания NFT, создать этот токен, который говорит, что я владею исходной версией этого изображения, и этот токен права собственности помещается в блокчейн в такой базе данных прав собственности. и теперь каждый может увидеть это изображение, скопировать его, поделиться им со своими друзьями, но есть запись о том, что я им владею, и я могу продать это право собственности вам или кому-либо еще, так же, как я мог бы продать кусок традиционного вида живописи.

Ведущий: Ник Петрич Хоу

Ладно, это логично. Итак, как эта штука с NFT входит в мир науки?

Ведущий: Бенджамин Томпсон

Итак, до сих пор это использовалось для продажи файлов JPEG, песен, анимированных GIF-файлов, но да, мир науки теперь тоже вовлекается, и есть несколько примеров того, что продолжается. Во-первых, очень, очень скоро Тим Бернерс-Ли, который, как мы знаем, изобрел Всемирную паутину, выставит на аукцион NFT с исходным кодом исходного веб-браузера вместе с немым видео, на котором код печатается.И, конечно же, мы можем посмотреть это видео, но токен, подтверждающий право собственности, продается. Но есть и другие примеры. Итак, в Калифорнийском университете в Беркли они пытаются использовать NFT для сбора средств для университета, и один из способов, которым они это делают, заключается в том, что они продают с аукциона NFT на основе документов. Это связано с работой лауреата Нобелевской премии по исследованию рака Джеймса Эллисона. И вот что произошло здесь: команда дизайнеров из университета отсканировала юридические документы, поданные в университет, вместе с некоторыми рукописными заметками, несколькими факсами и всем остальным, и они использовали это для создания произведения искусства под названием Четвертый столп .И опять же, это может увидеть любой желающий в Интернете, но они выпустили этот токен владения, продали его с аукциона и собрали около 54 000 долларов США, и это должно быть разделено между сайтом аукциона NFT, исследовательским развлечением Беркли и компенсацией выбросов углерода.

Ведущий: Ник Петрич Хоу

Хорошо, ладно, может быть, это способ для исследований и университетов заработать немного больше денег, собрать деньги на исследования и тому подобное?

Ведущий: Бенджамин Томпсон

Да, верно, Ник.Это один из возможных способов его использования. Также говорят об использовании этих аукционов для демонстрации науки публике и, возможно, как способ, когда дело доходит до геномики, позволить людям получить прибыль, когда фармацевтическая компания покупает доступ к их геномным данным для использования в одном из своих исследований. например.

Ведущий: Ник Петрич Хоу

Что ж, все это звучит довольно позитивно, не так ли?

Ведущий: Бенджамин Томпсон

Что ж, это очень интересно, потому что эта технология, как я уже сказал, буквально взорвала сцену в этом году.Цифры были ошеломляющими — объем продаж в мае составил 325 миллиардов долларов США. Я думаю, вопрос в том, действительно ли это пузырь? Много говорят о количестве энергии, необходимой для производства этих токенов и написания блокчейна. Конечно, когда мы думаем об изменении климата и о том, что у вас есть, это действительно лучший способ двигаться вперед. И в нашей статье есть один человек, который говорит, что, возможно, с точки зрения документов было бы лучше просто продать документы с аукциона, а не изображение документов в формате JPEG, которое затем должно пройти через весь этот сценарий.И когда дело доходит до геномов, конечно, интересная идея, но есть много этических вопросов, конечно, о праве собственности на геномы и о том, насколько член семьи похож на ваш, сколько из этого вы можете продать, и все остальное этого. Итак, является ли это вспышкой на сковороде, которая исчезнет на следующей неделе, или это что-то, что существует уже долгое время, на данный момент очень, очень трудно понять.

Ведущий: Ник Петрич Хоу

Что ж, говоря об исчезновении, Бен, я думаю, это все, на что у нас есть время на брифинге на этой неделе, но большое спасибо за общение со мной.И для всех, кто слушает, если вам интересно больше подобных историй, но вместо этого в виде электронного письма, обязательно ознакомьтесь с брифингом Nature Briefing . Мы поместим ссылку в заметки о шоу, где вы можете зарегистрироваться.

Ведущий: Бенджамин Томпсон

И это все для подкаста этой недели. Если у вас есть время оставить нам отзыв, это было бы замечательно и действительно помогло бы другим людям найти шоу. И, конечно же, вы можете написать нам в любое время по электронной почте – [email protected] — или в Твиттере — мы @NaturePodcast. Я Бенджамин Томпсон.

Ведущий: Ник Петрич Хоу

А меня зовут Ник Петрич Хоу. Спасибо за прослушивание.

Калькуляторы магнитного поля Земли – Инструкции

Вычисление значений магнитного поля Земли

Он-лайн калькуляторы для оценки текущих и прошлых значений магнитного поля.

Если вам нужно только магнитное склонение (вариация) за один день с 19:00 по настоящее время, посетите наш калькулятор склонения .

Если вам нужны все семь компонентов магнитного поля для одного дня или диапазона лет с 1900 года по настоящее время, посетите наш Калькулятор магнитного поля . Прежде чем использовать этот калькулятор, прочтите приведенные ниже инструкции.

Калькулятор исторического склонения США Этот калькулятор использует модели склонения США для расчета склонения только для совпадающих США с 1750 года по настоящее время. Из-за различий в доступности данных (зарегистрированные наблюдения магнитного поля) западная часть США может не иметь значений до начала 1800-х годов.

Вы также можете вычислить значения для области . См. инструкция по району.

Солнечные возмущения могут вызвать значительные различия между расчетными и фактическими значениями поля. Вы можете проверить текущие солнечные условия от NOAA Центр прогнозирования космической погоды.

Значения рассчитаны с использованием текущего Международного эталонного геомагнитного поля , принятого Международная ассоциация геомагнетизма и аэрономии . Значения являются оценками, основанными на IGRF10, и обычно имеют точность в пределах 30 угловых минут для D и I и 100–250 нТл для силовых элементов (F, H, Z, X и Y).

Требуется ввод:

  1. Местоположение (широта и долгота), вводится либо в десятичных градусах , либо градусов, минут и секунд (целые числа, разделенные пробелами) .
    Примечание. Если вы не знаете свою широту и долготу и живете в Соединенных Штатах, введите свой почтовый индекс в соответствующее поле и используйте кнопку « Получить местоположение » или поле выбора страны и города слева. Также предоставляются ссылки на US Gazetteer и Getty Thesaurus, хорошие источники информации о широте и долготе для США и мира соответственно.
  2. Высота (рекомендуется для использования в самолетах и ​​спутниках) в футах, метрах или километрах над средним уровнем моря.
  3. Дата в формате Год, Месяц, День (по умолчанию используется текущий день). Имеются две записи даты, обеспечивающие возможность расчета значений магнитного поля в течение ряда лет. Обе даты по умолчанию соответствуют текущему дню. Если вам нужны только текущие значения полей, больше ничего вводить не нужно! Если вы хотите узнать значения магнитного поля за ряд лет (т.е. с 1967 по 2017 год), войдите в Самая старая дата в поле Дата начала и самая последняя дата в поле Дата окончания поле.
  4. Размер шага даты (используется только для диапазона лет) — количество лет между расчетами. Например, если вы хотите узнать значения магнитного поля с 1967 по 2017 год за каждые два года, введите 1967 в качестве начального года, 2017 в качестве конечного года и 2 в качестве размера шага.
  5. Чтобы вычислить значения поля, нажмите Compute! Кнопка .

Результаты включают семь полевых параметров и текущую скорость изменения за последний год:

  • Склонение (D) положительное восточное, в градусах и минутах
    Годовое изменение (dD) положительное на восток, в минутах в год
  • Положительный наклон (I) вниз, в градусах и минутах
    Годовое изменение (dI) положительное вниз, в минутах в год
  • Горизонтальная интенсивность (H), в наноТесла
    Годовое изменение (dH) в наноТесла в год
  • Север Компонент H (X), положительный север, в наноТесла
    Годовое изменение (dX) в наноТесла в год
  • Восток Компонент H (Y), положительный восток, в наноТесла
    Годовое изменение (dY) в наноТесла за год
  • Вертикальная интенсивность (Z), положительное вниз, в наноТесла
    Годовое изменение (dZ) в наноТесла в год
  • Полное поле (F), в наноТесла
    Годовое изменение (dF) в наноТесла в год

Вы можете увидеть больше информации о необходимом вводе или Результаты. Для получения дополнительной информации о магнетизме, регулировке компаса, вычислении пеленга, пожалуйста, посетите наш Страница ответов на часто задаваемые вопросы (FAQ). Идти к Вычислить значения полей .

Вернуться к началу страницы


Требуемый ввод

Ввод информации о местоположении

Если вас интересует местоположение в США, вы можете ввести свой почтовый индекс в отведенное место и нажать кнопку « Получить местоположение ».Широта и долгота для этого почтового индекса (сохраненные в Бюро переписи населения США) будут автоматически заполнены в области местоположения. Если значение не отображается, вероятно, возникла проблема с получением местоположения для введенного почтового индекса. В этом случае введите широту и долготу непосредственно в соответствующие поля.

Если вы вводите местоположение в градусах, минутах и ​​секундах, введите значения для всех трех, разделяя их пробелами, даже если значение равно нулю . Например, если вы находитесь на широте 35° 30′ 0″, введите 35 30 0. Помните, что в минуте 60 секунд, а в градусе 60 минут, поэтому 35° 30′ 0″ эквивалентно 35 500. Не вводите в поле обозначение N, S, E или W! Вместо этого убедитесь, что для вашего местоположения установлен правильный выбор справа от поля. N означает широту северного полушария, S — широту южного полушария, W — долготу западного полушария, E — долготу восточного полушария.США (в основном) расположены в северном (N) и западном (W) полушарии.

Широта колеблется от 90° южной широты (южный полюс) до 90° северной широты (северный полюс), где 0° означает экватор. Долгота колеблется от 0° (Гринвич, Англия) на восток до 90° восточной долготы (Бангладеш) до 180 градусов и на запад через Атлантический океан до 90° западной долготы (Джексон, Мичиган) до 180 градусов западной долготы. Например, местоположение Луисвилля, штат Кентукки, США, составляет 38,2247° с.ш., 85,7412° з.д., что также выражается как 38° 13′ 29″ с. ш., 85° 44′ 28″ з.д.

Ввод информации о дате

Имеются две записи даты, обеспечивающие возможность расчета значений магнитного поля за разные годы. Если вам нужен диапазон дат, введите свою самую старую дату в поле «Дата начала», самую последнюю дату в поле «Дата окончания» и введите количество лет между вычислениями в поле «Размер шага даты». Например, если вы хотите узнать значения магнитного поля с 1900 по 2017 год с интервалом в 3 года, введите 1900 1 1 в качестве начальной даты, 2017 1 1 в качестве конечной даты и 3 в качестве размера шага.Дата окончания должна быть больше или равна дате начала. Не вводите размер шага (по умолчанию равен нулю), если вы не вычисляете диапазон лет.

Модель магнитного поля IGRF обновляется каждые 5 лет, чтобы обеспечить возможность опережающего расчета магнитного поля. Например, IGRF12, принятый в 2005 г., действовал до 1 января 2020 г. Если вы введете дату окончания, превышающую период действия модели, вы получите сообщение об ошибке с просьбой ввести действительную дату.

Вход на высоту

Высота над уровнем моря особенно важна при расчете магнитного поля в самолете или на больших высотах.Если вы не уверены в своей высоте и интересуетесь местоположением на поверхности Земли, достаточно значения по умолчанию 0. Пожалуйста, введите высоту в километрах (от -1 до 600)

Нажмите кнопку “Вычислить” , когда будете готовы.

Вернуться к началу страницы

Область ввода

Чтобы вычислить значения полей для области, введите крайнюю северную и самую южную широту, размер шага для широты, крайнюю западную и крайнюю восточную долготу и размер шага для долготы.Например, если вас интересует сетка склонений для граничащих США со значениями, вычисляемыми через каждые 5 градусов широты и долготы, вы должны ввести (щелкните пример, чтобы увеличить изображение):

Вернуться к началу страницы


Чтение результатов

Магнитные параметры склонение, наклонение, горизонтальная составляющая, северная составляющая, восточная составляющая, вертикальная составляющая и полное поле (D, I, H, X, Y, Z и F) вычисляются на основе последних данных Международного эталонного геомагнитного поля ( IGRF) модель основного магнитного поля Земли. Точность угловых составляющих (склонение, D и наклон, I) сообщается в угловых градусах и минутах и ​​обычно находится в пределах 30 минут. Точность компонентов силы (горизонтальная — H, север — X, восток — Y, вертикальная — Z и общая сила — F) обычно находится в пределах от 100 до 250 нанотесла. Локальные возмущения и попытки использовать модель за пределами допустимого диапазона дат могут привести к большим ошибкам. Перед использованием IGRF ознакомьтесь с «Предупреждением о вреде для здоровья». Везде используются следующие условные обозначения: склонение (D) положительный восток, наклон (I) и вертикальная интенсивность (Z) положительный вниз, северная составляющая (X) положительный север и восточная составляющая (Y) положительный восток.Горизонтальная (H) и общая (F) интенсивности всегда положительны. Подробнее о параметрах магнитного поля Земли см. Часто задаваемые вопросы.


Вернуться к началу страницы

.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.