Магнитное поле земли физика: Магнитное поле Земли — урок. Физика, 8 класс. - Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение социального обслуживания населения

Содержание

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

Происхождение магнитного поля.
Составляющие геомагнитного поля.
Структура магнитного поля земной атмосферы.
Солнечный ветер.
Магнитная буря.
Геомагнитные вариации.
Радиационные пояса и космические лучи.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ. Большинство планет Солнечной системы в той или иной степени обладают магнитными полями. По убыванию дипольного магнитного момента на первом месте Юпитер и Сатурн, а за ними следуют Земля, Меркурий и Марс, причем по отношению к магнитному моменту Земли значение их моментов составляет 20 000, 500, 1, 3/5000 3/10000. Дипольный магнитный момент Земли на 1970 составлял 7,98·10²⁵ Гс/см³ (или 8,3·10²² А.м²), уменьшаясь за десятилетие на 0,04·10²⁵ Гс/см³. Средняя напряженность поля на поверхности составляет около 0,5 Э (5·10^–5 Тл). По форме основное магнитное поле Земли до расстояний менее трех радиусов близко к полю эквивалентного магнитного диполя. Его центр смещен относительно центра Земли в направлении на 18° с.ш. и 147,8° в. д. Ось этого диполя наклонена к оси вращения Земли на 11,5°. На такой же угол геомагнитные полюса отстоят от соответствующих географических полюсов. При этом южный геомагнитный полюс находится в северном полушарии. В настоящее время он расположен недалеко от северного географического полюса Земли в Северной Гренландии. Его координаты j = 78,6 + 0,04° Т с.ш., l = 70,1 + 0,07° T з.д., где Т – число десятилетий от 1970. У северного магнитного полюса j = 75° ю.ш., l = 120,4° в.д. (в Антарктиде). Реальные магнитные силовые линии магнитного поля Земли в среднем близки к силовым линиям этого диполя, отличаясь от них местными нерегулярностями, связанными с наличием намагниченных пород в коре. В результате вековых вариаций геомагнитный полюс прецессирует относительно географического полюса с периодом около 1200 лет. На больших расстояниях магнитное поле Земли несимметрично. Под действием исходящего от Солнца потока плазмы (солнечного ветра) магнитное поле Земли искажается и приобретает «шлейф» в направлении от Солнца, который простирается на сотни тысяч километров, выходя за орбиту Луны.

Специальный раздел геофизики, изучающий происхождение и природу магнитного поля Земли называется геомагнетизмом. Геомагнетизм рассматривает проблемы возникновения и эволюции основной, постоянной составляющей геомагнитного поля, природа переменной составляющей (примерно 1% от основного поля), а так же структура магнитосферы – самых верхних намагниченных плазменных слоев земной атмосферы, взаимодействующих с солнечным ветром и защищающих Землю от космического проникающего излучения. Важной задачей является изучение закономерностей вариаций геомагнитного поля, поскольку они обусловлены внешними воздействиями, связанными в первую очередь с солнечной активностью.

Происхождение магнитного поля.

Наблюдаемые свойства магнитного поля Земли согласуются с представлением о его возникновении благодаря механизму гидромагнитного динамо. В этом процессе первоначальное магнитное поле усиливается в результате движений (обычно конвективных или турбулентных) электропроводящего вещества в жидком ядре планеты или в плазме звезды. При температуре вещества в несколько тысяч К его проводимость достаточно высока, чтобы конвективные движения, происходящие даже в слабо намагниченной среде, могли возбуждать изменяющиеся электрические токи, способные, в соответствии с законами электромагнитной индукции, создавать новые магнитные поля. Затухание этих полей либо создает тепловую энергию (по закону Джоуля), либо приводит к возникновению новых магнитных полей. В зависимости от характера движений эти поля могут либо ослаблять, либо усиливать исходные поля. Для усиления поля достаточно определенной асимметрии движений. Таким образом, необходимым условием гидромагнитного динамо является само наличие движений в проводящей среде, а достаточным – наличие определенной асимметрии (спиральности) внутренних потоков среды. При выполнении этих условий процесс усиления продолжается до тех пор, пока растущие с увеличением силы токов потери на джоулево тепло не уравновесят приток энергии, поступающей за счет гидродинамических движений.

Динамо-эффект – самовозбуждение и поддержание в стационарном состоянии магнитных полей вследствие движения проводящей жидкости или газовой плазмы. Его механизм подобен генерации электрического тока и магнитного поля в динамо-машине с самовозбуждением. С динамо-эффектом связывают происхождение собственных магнитных полей Солнца Земли и планет, а также их локальные поля, например, поля пятен и активных областей.

Составляющие геомагнитного поля.

Собственное магнитное поле Земли (геомагнитное поле) можно разделить на следующие три основные части.

1. Основное магнитное поле Земли, испытывающее медленные изменения во времени (вековые вариации) с периодами от 10 до 10 000 лет, сосредоточенными в интервалах 10–20, 60–100, 600–1200 и 8000 лет. Последний связан с изменением дипольного магнитного момента в 1,5–2 раза.

2. Мировые аномалии – отклонения от эквивалентного диполя до 20% напряженности отдельных областей с характерными размерами до10 000 км. Эти аномальные поля испытывают вековые вариации, приводящие к изменениям со временем в течение многих лет и столетий. Примеры аномалий: Бразильская, Канадская, Сибирская, Курская. В ходе вековых вариаций мировые аномалии смещаются, распадаются и возникают вновь. На низких широтах имеется западный дрейф по долготе со скоростью 0,2° в год.

3. Магнитные поля локальных областей внешних оболочек с протяженностью от нескольких до сотен км. Они обусловлены намагниченностью горных пород в верхнем слое Земли, слагающих земную кору и расположенных близко к поверхности. Одна из наиболее мощных – Курская магнитная аномалия.

4. Переменное магнитное поле Земли (так же называемое внешним) определяется источниками в виде токовых систем, находящимися за пределами земной поверхности и в ее атмосфере. Основными источниками таких полей и их изменений являются корпускулярные потоки замагниченной плазмы, приходящие от Солнца вместе с солнечным ветром, и формирующие структуру и форму земной магнитосферы.

Структура магнитного поля земной атмосферы.

Земное магнитное поле находится под воздействием потока намагниченной солнечной плазмы. В результате взаимодействия с полем Земли образуется внешняя граница околоземного магнитного поля, называемая магнитопаузой. Она ограничивает земную магнитосферу. Из-за воздействия солнечных корпускулярных потоков размеры и форма магнитосферы постоянно меняются, и возникает переменное магнитное поле, определяемое внешними источниками. Его переменность обязана своим происхождением токовым системам, развивающимся на различных высотах от нижних слоев ионосферы до магнитопаузы. Изменения магнитного поля Земли во времени, вызванные различными причинами, называются геомагнитными вариациями, которые различаются как по своей длительности, так и по локализации на Земле и в ее атмосфере.

Магнитосфера – область околоземного космического пространства, контролируемая магнитным полем Земли. Магнитосфера формируется в результате взаимодействия солнечного ветра с плазмой верхних слоев атмосферы и магнитным полем Земли. По форме магнитосфера представляет собой каверну и длинный хвост, которые повторяют форму магнитных силовых линий. Подсолнечная точка в среднем находится на расстоянии 10 земных радиусов, а хвост магнитосферы простирается за орбиту Луны. Топология магнитосферы определяется областями вторжения солнечной плазмы внутрь магнитосферы и характером токовых систем.

Хвост магнитосферы образован силовыми линиями магнитного поля Земли, выходящими из полярных областей и вытянутых под действием солнечного ветра на сотни земных радиусов от Солнца в ночную сторону Земли. В итоге плазма солнечного ветра и солнечных корпускулярных потоков как бы обтекают земную магнитосферу, придавая ей своеобразную хвостатую форму. В хвосте магнитосферы, на больших расстояниях от Земли, напряженность магнитного поля Земли, а следовательно и их защитные свойства, ослабляются, и некоторые частицы солнечной плазмы получают возможность проникнуть и попасть во внутрь земной магнитосферы и магнитных ловушек радиационных поясов. Проникая в головную часть магнитосферы в область овалов полярных сияний под действием изменяющегося давления солнечного ветра и межпланетного поля, хвост служит местом формирования потоков высыпающихся частиц, вызывающих полярные сияния и авроральные токи. Магнитосфера отделена от межпланетного пространства магнитопаузой. Вдоль магнитопаузы частицы корпускулярных потоков обтекают магнитосферу. Влияние солнечного ветра на земное магнитное поле иногда бывает очень сильным. Магнитопауза – внешняя граница магнитосферы Земли (или планеты), на которой динамическое давление солнечного ветра уравновешивается давлением собственного магнитного поля. При типичных параметрах солнечного ветра подсолнечная точка удалена от центра Земли на 9–11 земных радиусов. В период магнитных возмущений на Земле магнитопауза может заходить за геостационарную орбиту (6,6 радиусов Земли). При слабом солнечном ветре подсолнечная точка находится на расстоянии 15–20 радиусов Земли.

Солнечный ветер.

Солнечный ветер – истечение плазмы солнечной короны в межпланетное пространство. На уровне орбиты Земли средняя скорость частиц солнечного ветра (протонов и электронов) около 400 км/с, число частиц – несколько десятков в 1 см³.

Магнитная буря.

Локальные характеристики магнитного поля изменяются и колеблются иногда в течение многих часов, а потом восстанавливаются до прежнего уровня. Это явление называется магнитной бурей. Магнитные бури часто начинаются внезапно и одновременно по всему земному шару.

Геомагнитные вариации.

Изменение магнитного поля Земли во времени под действием различных факторов называются геомагнитными вариациями. Разность между наблюдаемой величиной напряженности магнитного поля и средним ее значением за какой-либо длительный промежуток времени, например, месяц или год, называется геомагнитной вариацией. Согласно наблюдениям, геомагнитные вариации непрерывно изменяются во времени, причем такие изменения часто носят периодический характер.

Cуточные вариации.

Cуточные вариации геомагнитного поля возникают регулярно в основном за счет токов в ионосфере Земли, вызванных изменениями освещенности земной ионосферы Солнцем в течение суток.

Нерегулярные вариации.

Нерегулярные вариации магнитного поля возникают вследствие воздействия потока солнечной плазмы (солнечного ветра) на магнитосферу Земли, а так же изменений внутри магнитосферы и взаимодействия магнитосферы с ионосферой.

27-дневные вариации.

27-дневные вариации существуют как тенденция к повторению увеличения геомагнитной активности через каждые 27 дней, соответствующих периоду вращения Солнца относительно земного наблюдателя. Эта закономерность связана с существованием долгоживущих активных областей на Солнце, наблюдаемых в течении нескольких оборотов Солнца. Эта закономерность проявляется в виде 27-дневной повторяемости магнитной активности и магнитных бурь.

Сезонные вариации.

Сезонные вариации магнитной активности уверенно выявляются на основании среднемесячных данных о магнитной активности, полученных путем обработки наблюдений за несколько лет. Их амплитуда увеличивается с ростом общей магнитной активности. Найдено, что сезонные вариации магнитной активности имеют два максимума, соответствующие периодам равноденствий, и два минимума, соответствующие периодам солнцестояний. Причиной этих вариаций является образование активных областей на Солнце, которые группируются в зонах от 10 до 30° северной и южной гелиографических широт. Поэтому в периоды равноденствий, когда плоскости земного и солнечного экваторов совпадают, Земля наиболее подвержена действию активных областей на Солнце.

11-летние вариации.

Наиболее ярко связь между солнечной активностью и магнитной активностью проявляется при сопоставлении длинных рядов наблюдений, кратных 11 летним периодам солнечной активности. Наиболее известной мерой солнечной активности является число солнечных пятен. Найдено, что в годы максимального количества солнечных пятен магнитная активность также достигает наибольшей величины, однако возрастание магнитной активности несколько запаздывает по отношению к росту солнечной, так что в среднем это запаздывание составляет один год.

Вековые вариации.

Вековые вариации – медленные вариации элементов земного магнетизма с периодами от нескольких лет и более. В отличии от суточных, сезонных, и других вариаций внешнего происхождения, вековые вариации связаны с источниками, лежащими внутри земного ядра. Амплитуда вековых вариаций достигает десятков нТл/год, изменения среднегодовых значений таких элементов, названы вековым ходом. Изолинии вековых вариаций концентрируются вокруг нескольких точек – центры или фокусы векового хода, в этих центрах величина векового хода достигает максимальных значений.

Радиационные пояса и космические лучи.

Радиационные пояса Земли – две области ближайшего околоземного космического пространства, которые в виде замкнутых магнитных ловушек окружают Землю.

В них сосредоточены огромные потоки протонов и электронов, захваченных дипольным магнитным полем Земли. Магнитное поле Земли оказывает сильное влияние на электрически заряженные частицы, движущиеся в околоземном космическом пространстве. Есть два основных источника возникновения этих частиц: космические лучи, т.е. энергичные (от 1 до12 ГэВ) электроны, протоны и ядра тяжелых элементов, приходящие с почти световыми скоростями, главным образом, из других частей Галактики. И корпускулярные потоки менее энергичных заряженных частиц (10⁵–10⁶ эВ), выброшенных Солнцем. В магнитном поле электрические частицы движутся по спирали; траектория частицы как бы навивается на цилиндр, по оси которого проходит силовая линия. Радиус этого воображаемого цилиндра зависит от напряженности поля и энергии частицы. Чем больше энергия частицы, тем при данной напряженности поля радиус (он называется ларморовским) больше. Если ларморовский радиус много меньше, чем радиус Земли, частица не достигает ее поверхности, а захватывается магнитным полем Земли. Если ларморовский радиус много больше, чем радиус Земли, частица движется так, как будто бы магнитного поля нет, частицы проникают сквозь магнитное поле Земли в экваториальных районах, если их энергия больше 10⁹ эв. Такие частицы вторгаются в атмосферу и вызывают при столкновении с ее атомами ядерные превращения, которые дают определенные количества вторичных космических лучей. Эти вторичные космические лучи уже регистрируются на поверхности Земли. Для исследования космических лучей в их первоначальной форме (первичных космических лучей) аппаратуру поднимают на ракетах и искусственных спутниках Земли. Примерно 99% энергичных частиц, «пробивающих» магнитный экран Земли, являются космическими лучами галактического происхождения и лишь около 1% образуется на Солнце. Магнитное поле Земли удерживает огромное число энергичных частиц, как электронов, так и протонов. Их энергия и концентрация зависят от расстояния до Земли и геомагнитной широты. Частицы заполняют как бы огромные кольца или пояса, охватывающие Землю вокруг геомагнитного экватора.

Эдвард Кононович

Магнитное поле Земли | Частная школа. 8 класс

Конспект по физике для 8 класса «Магнитное поле Земли». Где находятся магнитные полюсы Земли. Что такое магнитные аномалии. Почему возникают магнитные бури.

Конспекты по физике Учебник физики Тесты по физике

Как свидетельствует история, люди бесстрашно покоряли морские просторы и совершали дальние плавания уже в глубокой древности. Прибором, позволяющим ориентироваться в пространстве и находить нужное направление движения, был компас. Действие компаса основано на магнитном взаимодействии, обусловленном существованием у Земли магнитного поля. Экспериментально установлено, что наша планета является большим магнитом.

МАГНИТНЫЙ ПОЛЮС ЗЕМЛИ

Как и любое магнитное поле, магнитное поле Земли можно представить при помощи силовых линий. Именно поэтому магнитная стрелка компаса устанавливается вдоль силовых линий магнитного поля Земли. Разноимённые полюса магнитов притягиваются, поэтому северный полюс магнитной стрелки указывает направление на южный магнитный полюс Земли. Этот полюс удалён от Северного географического полюса примерно на 2100 км.

Если изображать магнитное поле Земли графически, то в районе Северного полюса магнитные линии вертикальны и входят в Землю.

Северный магнитный полюс находится вблизи Южного географического полюса. Здесь магнитные линии выходят из Земли.

Магнитные полюсы Земли не совпадают с её географическими полюсами. Это приводит к тому, что направление стрелки компаса не совпадает с направлением географического меридиана, и она показывает на Север не точно, а лишь приблизительно.

В точках магнитного полюса Земли свободно подвешенная на нити магнитная стрелка должна устанавливаться вертикально, так как именно в этих точках магнитные линии входят или выходят из неё.

Учёным уже давно известно, что магнитные полюса Земли не стоят на месте. Выяснилось, что северный магнитный полюс движется на север и при этом немного смещается к западу. Поначалу скорость его движения составляла 10 км в год, а за последние годы она увеличилась и достигла 40 км в год. Может изменяться и направление магнитного поля Земли, когда северный и южный магнитные полюса меняются местами. Но такие изменения ещё ни разу не происходили за всю историю человечества.

В 1600 г. в Лондоне вышел фундаментальный труд Уильяма Гильберта «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле». В нём содержалось описание более 600 опытов, которые были им поставлены. Проанализировав результаты этих опытов, именно Гильберт установил, что у магнита всегда есть два полюса — северный и южный, а также тот факт, что одноимённые полюса отталкиваются, а разноимённые притягиваются. Он изготовил модель Земли — небольшой шар из намагниченного железа, и изучал его магнитные свойства. Таким образом, он сделал важное открытие: наша планета представляет собой большой магнит. В его опытах миниатюрная магнитная стрелка указывала на полюс модели, подобно тому как стрелка компаса указывает на полюс Земли.

МАГНИТНЫЕ АНОМАЛИИ

На поверхности Земли имеются территории, где её собственное магнитное поле сильно искажено магнитным полем железных руд, залегающих на небольшой глубине.

Такие области называют областями магнитной аномалии (от лат. anomalia — отклонение). Одна из таких территорий — Курская магнитная аномалия.

МАГНИТНЫЕ БУРИ

Магнитное поле Земли с течением времени изменяется. Это подтверждено многолетними наблюдениями. Учёные различают изменения, происходящие в течение столетий, одного года, а также в пределах одних суток. Все эти изменения невелики и происходят постепенно.

Но есть изменения, имеющие другую природу. Они заключаются в том, что магнитное поле Земли за короткий срок меняется достаточно сильно. Такое явление называют магнитной бурей.

Магнитные бури связаны с усилением солнечной активности. Обычно они длятся от 6 до 12 часов, и затем магнитное поле Земли возвращается в первоначальное состояние. В моменты солнечной активности с поверхности Солнца выбрасываются значительные потоки заряженных частиц. Поскольку любой движущийся заряд создаёт магнитное поле, то магнитное поле этих потоков частиц изменяет магнитное поле вблизи поверхности Земли, что и является причиной магнитных бурь.

Потоки заряженных частиц от Солнца, взаимодействуя с магнитным полем Земли, нарушают его симметрию. Оно намного дальше распространяется в пространстве с той стороны планеты, которая обращена от Солнца.

В то же время магнитное поле Земли, взаимодействуя с заряженными частицами, отклоняет их от первоначального направления в районы магнитных полюсов. В этих регионах Земли частицы влетают в верхние слои атмосферы, вызывая их ионизацию. Это приводит к возникновению красивейших явлений природы — полярных сияний.

Ряд планет Солнечной системы имеют собственные магнитные поля, или, как говорят, собственные магнитосферы. Правда, наши ближайшие соседи — Луна, Венера и Марс — не имеют магнитных полей, подобных земному. Существует и такое понятие, как магнитосфера Солнца. Силовые линии магнитного поля Солнца представляют собой своеобразные спирали, закрученные вращением Солнца вокруг своей оси.

Протяжённость магнитосферы Солнца весьма значительна — она охватывает практически всю Солнечную систему.

Установлено, что магнитное поле Земли является своеобразным экраном, препятствующим проникновению в атмосферу потока заряженных частиц из космоса, которые губительно действуют на живые организмы.

Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Магнитное поле Земли».

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Магнитное поле Земли | 8 класс

Содержание

Если рядом с магнитной стрелкой нет магнитов или проводников с током, то она всегда установится в определенном направлении. Так будет происходить в любом месте на Земле. Это явление лежит в основе действия всем известного прибора — компаса.

Его использование возможно благодаря тому, что наша планета обладает собственным магнитным полем. На данном уроке вы узнаете, какую форму оно имеет, где расположены магнитные полюса Земли. Вы узнаете, что представляют из себя магнитные бури и магнитные аномалии.

Магнитное поле Земли

Итак, начнем с самого начала. Чем объяснить, что магнитная стрелка устанавливается в данном месте Земли в определенном направлении?

Если магнитная стрелка компаса способна ориентироваться в пространстве, значит, на нее воздействует некое магнитное поле. Это и есть магнитное поле нашей планеты. Когда о нем говорят, часто используют понятие магнитосферы.

Магнитосфера — это область околоземного, включая ближайшее космическое, пространства, на которую простирается магнитное поле Земли.

Магнитосфера, как и любое магнитное поле, описывается магнитными линиями. Именно вдоль них и устанавливается стрелка компаса.

Магнитное поле Земли напоминает по форме магнитное поле полосового магнита. Для наглядности можно представить себе, что внутри Земли находится гигантский магнит. Тогда магнитные линии будут выглядеть как на рисунке 1.

{"questions":[{"content":"Магнитное поле Земли схоже с магнитным полем[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["полосового магнита","дугообразного магнита","образованным одноименными полюсами магнитов","образованным разноименными полюсами магнитов"],"answer":[0]}}}]}

Земной магнетизм до сих пор изучается. У ученых нет точного ответа, что именно является его причиной. Установлено, что большую роль играют электрические токи, текущие как в атмосфере, так и в самой земной коре.

Магнитные полюса Земли

Сразу заметим, что географические полюса не совпадают с магнитными (рисунок 2). Поэтому стрелка компаса всегда показывает нам лишь приблизительное направление на север.

Где находятся магнитные полюсы Земли?

Южный магнитный полюс Земли находится недалеко от Северного географического полюса (2100 км, в границах нынешней канадской Арктики). В этом месте магнитные линии становятся вертикальными и входят в землю.

Северный магнитный полюс находится вблизи Южного географического полюса, на краю Антарктиды. В этом месте, наоборот, магнитные линии выходят из Земли.

Как показать, что Южный магнитный полюс находится на севере, а Северный магнитный полюс — на юге? Это легко сделать, используя компас:

Во-первых, магнитные стрелки всегда выстраиваются вдоль линий магнитного поля. Северный полюс магнитной стрелки всегда совпадает с направлением магнитной линии;
Во-ворых, вспомните, как взаимодействуют полюсы магнитов между собой. Так, стрелка компаса, показывающая направление на север, взаимодействует с Южным магнитным полюсом — они притягиваются. По той же логике стрелка компаса показывает на юг, так как там находится Северный магнитный полюс.

Вообще, магнитное поле Земли менялось в ходе истории нашей планеты. Это было связано с крупными природными катастрофами. Последние несколько десятков тысячелетий таких изменений не происходило.

{"questions":[{"content":"Где находится Южный магнитный полюс Земли?[[choice-5]]","widgets":{"choice-5":{"type":"choice","options":["недалеко от Северного географического полюса, в границах канадской Арктики","вблизи Южного географического полюса, на краю Антарктиды","на экваторе","на Южном географическом полюсе"],"answer":[0]}}}]}

Зачем нужно магнитное поле Земле?

В первую очередь магнитное поле защищает планету от космического излучения. Один из источников такого излучения — это Солнце. Оно постоянно испускает поток частиц, имеющих огромные скорости. Это явление называют солнечным ветром. Среди этих частиц есть и электроны, и протоны, и ионы гелия и многие другие. Дело в том, что если эти частицы беспрепятственно будут достигать Земли, то нанесут огромный вред всем живым организмам.

Магнитное поле нашей планеты препятствует проникновению этих частиц в атмосферу. Оно отклоняет их от первоначального направления движения. Эти частицы начинают двигаться вдоль магнитных линий магнитного поля нашей планеты. Так они достигают полюсов. На них же магнитные линии имеют вертикальное направление. Поэтому поток частиц концентрируется в верхних слоях атмосферы. Это причина северных и южных сияний (рисунок 3).

{"questions":[{"content":"Какую роль играет магнитное поле Земли?[[choice-9]]","widgets":{"choice-9":{"type":"choice","options":["защищает живые организмы от губительного воздействия космического излучения","усиливает действие космического излучения для благоприятного воздействия на биосферу","препятствует возникновению парникового эффекта"],"answer":[0]}}}]}

Магнитные бури

Иногда возникают магнитные бури, способные влиять на магнитное поле нашей планеты.

Магнитные бури — это кратковременные изменения магнитного поля Земли, которые сильно влияют на магнитную стрелку.

Чем объясняют появление магнитных бурь?

Появление таких бурь связано с солнечной активностью. Что это означает?
Солнечной активностью называют ряд процессов, происходящих на Солнце. Некоторые из них приводят к возникновению сильных магнитных полей. Они же и оказывают влияние на Землю.

Например, так происходит при вспышках на Солнце. В таких ситуациях скорость частиц, которые испускает Солнце, возрастает настолько, что они способны воздействовать на магнитосферу Земли.

Магнитные бури не остаются незамеченными.

Они влияют на погоду. Могут возникать циклоны и увеличиваться облачность;
Самочувствие некоторых людей может ухудшиться. Например, пациенты с сердечно-сосудистыми заболеваниями в это время испытывают определенные сложности и недомогания;

Иногда возникают проблемы с электроприборами.

2$. Расположена в пределах Курской, Белгородской и Орловской областей. В этой области на небольшой глубине находятся гигантские залежи железной руды. А как вы помните, эта руда — естественный магнит. В таком огромном количестве она создает настолько сильное магнитное поле, что компас буквально начинает «сходить с ума»‎‎.

{"questions":[{"content":"В областях магнитных аномалий на небольшой глубине находятся залежи[[choice-16]]","widgets":{"choice-16":{"type":"choice","options":["магнитного железняка","медной руды","кобальта","Золота"],"answer":[0]}}}]}

Магнитное поле других планет

Заметим, что магнитные поля других планет выполняют ту же функцию, что и на Земле. Они отражают солнечный ветер и защищают планеты от воздействия космического излучения.

Луна

Современные исследования установили факт отсутствия магнитного поля у Луны. Но некоторые породы лунного грунта, доставленные на Землю, оказались сильно намагниченными. Это позволяет ученым предполагать, что магнитное поле у Луны когда-то существовало.

Планеты-гиганты: Юпитер и Сатурн

Рассмотрим планеты Солнечной системы. Самым сильным магнитным полем обладают планеты-гиганты: Юпитер и Сатурн.

Магнитное поле Юпитера превосходит магнитное поле Земли в 12 000 раз. Представьте себе радиус Юпитера. Он составляет около 69 911 км. Так его магнитное поле распространяется на 15 таких радиусов вокруг всей планеты.

Магнитосфера Сатурна напрямую связана с металлическим водородом. Это вещество в жидком состоянии находится внутри планеты. Кроме того, Сатурн является единственной планетой, чья ось вращения совпадает с осью магнитного поля. Другими словами: магнитные и географические полюса на этой планете совпадают.

Необычные магнитосферы: Уран и Нептун

Магнитная ось Урана отклонена от оси вращения планеты на $59 \degree$. Ученые предполагают, что у этой планеты не два, а четыре магнитных полюса: два северных и два южных. Из-за этого магнитное поле имеют довольно необычную форму. По мере удаления от планеты оно будто закручивается в длинную спираль.

У Нептуна тоже довольно интересная магнитосфера. Магнитная ось отклонена от оси вращения планеты на $47 \degree$. Из-за такого угла магнитосфера постоянно изменяется по мере вращения планеты.

Меркурий, Венера и Марс

Магнитное поле Меркурия в 100 раз меньше магнитного поля Земли. У Венеры оно тоже незначительное.

А вот у Марса магнитное поле концентрируется в южном полушарии. Такая форма поля могла образоваться в результате столкновения с гигантскими космическими телами.

{"questions":[{"content":"У каких небесных тел отсутствует магнитное поле?[[choice-21]]","widgets":{"choice-21":{"type":"choice","options":["Луна","Сатурн","Уран","Венера","Марс"],"answer":[0]}}}]}

Упражнения

Упражнение №1

Почему стальные рельсы, долго лежащие на складах, через некоторое время оказываются намагниченными?

На стальные рельсы действует магнитное поле Земли. Они успевают намагнититься, так как находятся очень долгое время в неподвижном состоянии.

Обратите внимание, что рельсы сделаны из стали. Поэтому они вообще имеют возможность намагнититься. Если бы на их месте были бы, например, медные детали, они бы не намагнитились и через 100 лет.

Упражнение №2

Почему на судах, предназначенных для экспедиций по изучению земного магнетизма, запрещается использовать материалы, которые намагничиваются?

Намагниченные предметы будут обладать собственным магнитным полем. Это негативно скажется на измерениях — сделает их неточными или совсем неверными.

механизм возникновения, структура, магнитные бури, переполяризация

Работа по физике

Ученика 10 класса А

Школы №1202

Круглова Егора

Магнитное поле

В XIX веке была обнаружена связь между электричеством и магнетизмом и возникло представление о магнитном поле. По современным представлениям, проводники с током оказывают силовое действие друг на друга не непосредственно, а через окружающие их магнитные поля.

Источниками магнитного поля являются движущиеся электрические заряды (токи) . Магнитное поле возникает в пространстве, окружающем проводники с током, подобно тому, как в пространстве, окружающем неподвижные электрические заряды, возникает электрическое поле. Магнитное поле постоянных магнитов также создается электрическими микротоками, циркулирующими внутри молекул вещества (гипотеза Ампера).

Для описания магнитного поля необходимо ввести силовую характеристику поля, аналогичную вектору напряженности электрического поля. Такой характеристикой является вектор магнитной индукции Вектор магнитной индукции определяет силы, действующие на токи или движущиеся заряды в магнитном поле.

За положительное направление вектора принимается направление от южного полюса S к северному полюсу N магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в магнитном поле. Таким образом, исследуя магнитное поле, создаваемое током или постоянным магнитом, с помощью маленькой магнитной стрелки, можно в каждой точке пространства

Для того, чтобы количественно описать магнитное поле, нужно указать способ определения не только направления вектора но и его модуля.

Модуль вектора магнитной индукции равен отношению максимального значения силы Ампера, действующей на прямой проводник с током, к силе тока I в проводнике и его длине Δl :

Это соотношение принято называть законом Ампера.

В системе единиц СИ за единицу магнитной индукции принята индукция такого магнитного поля, в котором на каждый метр длины проводника при силе тока 1 А действует максимальная сила Ампера 1 Н. Эта единица называется тесла (Тл).

Тесла – очень крупная единица. Магнитное поле Земли приблизительно равно 0,5·10–4 Тл. Большой лабораторный электромагнит может создать поле не более 5 Тл.

Сила Ампера направлена перпендикулярно вектору магнитной индукции и направлению тока, текущего по проводнику. Для определения направления силы Ампера обычно используют правило левой руки: если расположить левую руку так, чтобы линии индукции входили в ладонь, а вытянутые пальцы были направлены вдоль тока, то отведенный большой палец укажет направление силы, действующей на проводник.

Правило левой руки и правило буравчика.

Линии магнитной индукции полей постоянного магнита и катушки с током

Справка

Гаусс (русское обозначение Гс, международное – G) – единица измерения магнитной индукции в системе СГС. Названа в честь немецкого физика и математика Карла Фридриха Гаусса.

1 Гс = 100 мкТл;

1 Тл = 104 Гс.

Может быть выражена через основные единицы измерения системы СГС следующим образом: 1 Гс = 1 г 1/2 .см −1/2 .с −1 .

Опыт

Источник: учебники физики по магнетизму, берклиевский курс.

Тема: м агнитные поля в веществе.

Цель: выяснить, как различные вещества реагируют на магнитное поле.

Представим себе некоторые опыты с очень сильным полем. Предположим, что мы сделали соленоид с внутренним диаметром 10 см и длиной 40 см.

1. Конструкция катушки, создающей сильное магнитное поле. Показано поперечное сечение обмотки, по которой течет охлаждающая вода. 2. Кривая величины поля В 2 на оси катушки.

Его внешний диаметр равен 40 см и большая часть пространства заполнена медной обмоткой. Такая катушка обеспечит постоянное поле в 30 000 гс в центре, если к ней подвести 400

квт электрической мощности и снабжать водой около 120 л в минуту для отвода тепла.

Эти конкретные данные приводятся с целью показать, что хотя прибор и не представляет собой ничего необыкновенного, он является все же довольно почтенным лабораторным магнитом.

Величина поля в центре магнита приблизительно в 10 5 раз больше магнитного поля Земли и, вероятно, в 5 или 10 раз сильнее поля вблизи любого магнитного железного стержня или подковообразного магнита!

Вблизи центра соленоида поле довольно однородно и уменьшается приблизительно вдвое на оси вблизи концов катушки.

Выводы

Итак, как показывают опыты, у подобных магнитов величина поля (то есть индукция или напряженность) как внутри магнита, так и снаружи чуть ли не на пять порядков превышает величину поля Земли.

Также, всего в два раза – не «в разы!» – она меньше снаружи магнита.

И в то же время в 5-10 раз больше силы обычного постоянного магнита.

Средняя напряженность поля земли на поверхности составляет около 0,5Э (5.10 -5 Тл)

Тем не менее, уже в нескольких сотнях метров (если не десятков) от такого магнита магнитная стрелка компаса не реагирует ни на включение, ни на выключение тока.

При этом она хорошо реагирует на поле земли или его аномалии при малейшем изменении положения. О чем это говорит?

Прежде всего, о явно заниженной цифре индукции магнитного поля земли – то есть не саму индукцию, а то, как мы ее измеряем.

Мы измеряем реакцию рамки с током, угол ее поворота в магнитном поле земли.

Любой магнитометр построен на принципе измерения не напрямую, а косвенно:

Только по характеру изменения значения напряженности;

Только на поверхности земли, возле нее в атмосфере и в ближнем космосе.

Источника поля с конкретным максимумом мы не знаем. Мы измеряем всего лишь разницу величины поля в различных точках, причем градиент напряженности не слишком сильно изменяется с высотой. Никакие математические выкладки с определением максимума при использовании классического подхода здесь не работают.

Влияние магнитного поля – эксперименты

Известно, что даже сильные магнитные поля не имеют практически никакого влияния на химические и биохимические процессы. Вы можете поместить руку (без ручных часов!) в соленоид с полем в 30 кгс без каких-либо заметных последствий. Трудно сказать, к какому классу веществ относится ваша рука – к парамагнетикам или диамагнетикам, но сила, действующая на нее, будет составлять, в любом случае, не больше нескольких граммов. Целые поколения мышей выводились и выращивались в сильных магнитных полях, которые не оказывали на них заметного влияния. Другие биологические эксперименты также не обнаружили достойных внимания магнитных воздействий на биологические процессы.

Важно помнить!

Будет не верно считать, что слабые эффекты всегда проходят без последствий. Подобные рассуждения могли бы привести к выводу, что тяжесть не имеет энергетического значения в молекулярном масштабе, но, тем не менее, деревья на склоне холма растут вертикально. Объяснение, по-видимому, заключается в суммарной силе, действующей на биологический объект, размеры которого много больше размеров молекулы. Действительно, аналогичное явление («тропизм») было экспериментально продемонстрировано в случае сеянцев, произрастающих в присутствии очень неоднородного магнитного поля.

Между прочим, если вы поместите голову в сильное магнитное поле и покачаете ею, то вы почувствуете «вкус» электролитического тока во рту, что является доказательством присутствия индуцированной электродвижущей силы.

При взаимодействии с веществом роли магнитного и электрического полей различны. Поскольку атомы и молекулы состоят из медленно движущихся электрических зарядов, электрические силы при молекулярных процессах доминируют над магнитными.

Выводы

Воздействие магнитного поля такого магнита на биологические объекты не более чем укус комара. Любое живое существо или растение постоянно находятся под воздействием земного магнетизма куда более сильного.

Поэтому и не заметно действие неверно измеряемого поля.

Расчеты

1 гаусс=1 10 -4 тесла.

Единицей напряженности геомагнитного поля (Т) в системе Си является ампер на метр (А/м). В магниторазведке применялась и другая единица Эрстед (Э) или гамма (Г), равная 10 -5 Э. Однако практически измеряемым параметром магнитного поля является магнитная индукция (или плотность магнитного потока). Единицей магнитной индукции в системе Си является тесла (Тл). В магниторазведке используется более мелкая единица нанотесла (нТл), равная 10 -9 Тл. Так как для большинства сред, в которых изучается магнитное поле (воздух, вода, абсолютное большинство немагнитных осадочных пород), то количественно магнитное поле Земли можно измерять либо в единицах магнитной индукции (в нТл), либо в соответствующей ей напряженности поля – гамма.

На рисунке представлена полная напряженность магнитного поля Земли для эпохи 1980 г. Изолинии Т проведены через 4 мкТл (из книги П.Шарма “Геофизические методы в региональной геологии”).

Таким образом

На полюсах вертикальные составляющие магнитной индукции примерно равны 60 мкТл, а горизонтальные – нулю. На экваторе горизонтальная составляющая приблизительно равна 30 мкТл, а вертикальная – нулю.

Именно таким образом современная наука о геомагнетизме давно отказалась от основного принципа магнетизма, два магнита, расположенные плашмя друг к другу, стремятся соединиться разноименными полюсами.

То есть, судя по последней фразе на экваторе силы (вертикальной составляющей), притягивающей магнит к земле нет! Как и отталкивающей!

Такие два магнита не притягиваются? То есть, нет силы притяжения, а есть сила растяжения? Нонсенс!

Зато на полюсах при таком расположении магнита она есть, но горизонтальная сила пропадает.

Причем разница всего-то в 2 раза, между этими составляющими!

Попросту берем два магнита и убеждаемся, что при подобном положении магнит сначала разворачивает, а затем притягивает. Южный ПОЛЮС к северному ПОЛЮСУ!

Эти глобальные модели – такие как Международное геомагнитное аналитическое поле (International Geomagnetic Reference Field, IGRF) и Всемирная магнитная модель (World Magnetic Model, WMM) – создаются различными международными геофизическими организациями, и каждые 5 лет утверждаются и публикуются обновлённые наборы коэффициентов Гаусса, определяющих все данные о состоянии геомагнитного поля и его параметрах . Так, согласно модели WMM2015, северный геомагнитный полюс (по сути это южный полюс магнита) имеет координаты 80,37° с. ш. и 72,62° з. д., южный геомагнитный полюс – 80,37° ю. ш., 107,38° в. д., наклон оси диполя относительно оси вращения Земли – 9,63° .

Поля мировых аномалий

Реальные силовые линии магнитного поля Земли, хотя в среднем и близки к силовым линиям диполя, отличаются от них местными нерегулярностями, связанными с наличием намагниченных пород в коре , расположенных близко к поверхности. Из-за этого в некоторых местах на земной поверхности параметры поля сильно отличаются от значений в близлежащих районах, образуя так называемые магнитные аномалии . Они могут накладываться одна на другую, если вызывающие их намагниченные тела залегают на разных глубинах .

Существование магнитных полей протяжённых локальных областей внешних оболочек приводит к тому, что истинные магнитные полюса – точки (вернее, небольшие области), в которых силовые линии магнитного поля абсолютно вертикальны, – не совпадают с геомагнитными, при этом они лежат не на самой поверхности Земли, а под ней . Координаты магнитных полюсов на тот или иной момент времени также вычисляются в рамках различных моделей геомагнитного поля путём нахождения итеративным методом всех коэффициентов в ряду Гаусса. Так, согласно актуальной модели WMM, в 2015 г. северный магнитный полюс находился в точке 86° с. ш., 159° з. д., а южный – 64° ю. ш., 137° в.д . Значения актуальной модели IGRF12 немного отличаются: 86,3° с. ш., 160° з. д., для северного полюса, 64,3° ю. ш., 136,6° в.д для южного .

Соответственно, магнитная ось – прямая, проходящая через магнитные полюса, – не проходит через центр Земли и не является её диаметром .

Положения всех полюсов постоянно смещаются – геомагнитный полюс прецессирует относительно географического с периодом около 1200 лет .

Внешнее магнитное поле

Оно определяется источниками в виде токовых систем, находящимися за пределами земной поверхности в её атмосфере . В верхней части атмосферы (100 км и выше) – ионосфере – её молекулы ионизируются, формируя плазму , поэтому эта часть магнитосферы Земли, простирающаяся на расстояние до трёх её радиусов, называется плазмосферой . Плазма удерживается магнитным полем Земли, но её состояние определяется его взаимодействием с солнечным ветром – потоком плазмы солнечной короны .

Таким образом, на большем удалении от поверхности Земли магнитное поле несимметрично, так как искажается под действием солнечного ветра: со стороны Солнца оно сжимается, а в направлении от Солнца приобретает «шлейф», который простирается на сотни тысяч километров, выходя за орбиту Луны . Эта своеобразная «хвостатая» форма возникает, когда плазма солнечного ветра и солнечных корпускулярных потоков как бы обтекают земную магнитосферу – область околоземного космического пространства, ещё контролируемая магнитным полем Земли, а не Солнца и других межпланетных источников ; она отделяется от межпланетного пространства магнитопаузой , где динамическое давление солнечного ветра уравновешивается давлением собственного магнитного поля. Подсолнечная точка магнитосферы в среднем находится на расстоянии 10 земных радиусов * R ⊕ ; при слабом солнечном ветре это расстояние достигает 15-20 R ⊕ , а в период магнитных возмущений на Земле магнитопауза может заходить за геостационарную орбиту (6,6 R ⊕) . Вытянутый хвост на ночной стороне имеет диаметр около 40 R ⊕ и длину более 900 R ⊕ ; начиная с расстояния примерно 8 R ⊕ , он разделен на части плоским нейтральным слоем, в котором индукция поля близка к нулю .

Геомагнитное поле вследствие специфической конфигурации линий индукции создает для заряженных частиц – протонов и электронов – магнитную ловушку. Оно захватывает и удерживает огромное их количество, так что магнитосфера является своеобразным резервуаром заряженных частиц. Общая их масса, по различным оценкам, составляет от 1 кг до 10 кг. Они формируют так называемый радиационный пояс , охватывающий Землю со всех сторон, кроме приполярных областей. Его условно разделяют на два – внутренний и внешний. Нижняя граница внутреннего пояса находится на высоте около 500 км, его толщина – несколько тысяч километров. Внешний пояс находится на высоте 10-15 тыс. км. Частицы радиационного пояса под действием силы Лоренца совершают сложные периодические движения из Северного полушария в Южное и обратно, одновременно медленно перемещаясь вокруг Земли по азимуту. В зависимости от энергии они совершают полный оборот вокруг Земли за время от нескольких минут до суток .

Магнитосфера не подпускает к земле потоки космических частиц . Однако в её хвосте, на больших расстояниях от Земли напряженность геомагнитного поля, а следовательно, и его защитные свойства, ослабляются, и некоторые частицы солнечной плазмы получают возможность попасть вовнутрь магнитосферы и магнитных ловушек радиационных поясов. Хвост таким образом служит местом формирования потоков высыпающихся частиц, вызывающих полярные сияния и авроральные токи . В полярных областях часть потока солнечной плазмы вторгается в верхние слои атмосферы из радиационного пояса Земли и, сталкиваясь с молекулами кислорода и азота, возбуждает их или ионизирует, а при обратном переходе в невозбужденное состояние атомы кислорода излучают фотоны с λ = 0,56 мкм и λ = 0,63 мкм, ионизированные же молекулы азота при рекомбинации высвечивают синие и фиолетовые полосы спектра. При этом наблюдаются полярные сияния, особенно динамичные и яркие во время магнитных бурь . Они происходят при возмущениях в магнитосфере, вызванных увеличением плотности и скорости солнечного ветра при усилении солнечной активности .

Параметры поля

Наглядное представление о положении линий магнитной индукции поля Земли даёт магнитная стрелка, закреплённая таким образом, что может свободно вращаться и вокруг вертикальной, и вокруг горизонтальной оси (например, в кардановом подвесе), – в каждой точке вблизи поверхности Земли она устанавливается определённым образом вдоль этих линий.

Поскольку магнитные и географические полюса не совпадают, магнитная стрелка указывает направление с севера на юг только приблизительно. Вертикальную плоскость, в которой устанавливается магнитная стрелка, называют плоскостью магнитного меридиана данного места, а линию, по которой эта плоскость пересекается с поверхностью Земли, – магнитным меридианом . Таким образом, магнитные меридианы – это проекции силовых линий магнитного поля Земли на её поверхность, сходящиеся в северном и южном магнитных полюсах . Угол между направлениями магнитного и географического меридианов называют магнитным склонением . Оно может быть западным (часто обозначается знаком «-») или восточным (обозначается знаком «+»), в зависимости от того, к западу или востоку отклоняется северный полюс магнитной стрелки от вертикальной плоскости географического меридиана .

Далее, линии магнитного поля Земли, вообще говоря, не параллельны её поверхности. Это означает, что магнитная индукция поля Земли не лежит в плоскости горизонта данного места, а образует с этой плоскостью некий угол – он называется магнитным наклонением . Оно близко к нулю лишь в точках магнитного экватора – окружности большого круга в плоскости, которая перпендикулярна к магнитной оси .

Магнитное склонение и магнитное наклонение определяют направление магнитной индукции поля Земли в каждом конкретном месте. А численное значение этой величины можно найти, зная наклонение и одну из проекций вектора магнитной индукции B {\displaystyle \mathbf {B} } – на вертикальную или горизонтальную ось (последнее оказывается более удобным на практике). Таким образом, три этих параметра – магнитное склонение, наклонение и модуль вектора магнитной индукции B (либо вектора напряжённости магнитного поля H {\displaystyle \mathbf {H} } ) – полностью характеризуют геомагнитное поле в данном месте. Их точное знание для максимально большого числа пунктов на Земле имеет чрезвычайно важное значение . Составляются специальные магнитные карты, на которых нанесены изогоны (линии одинакового склонения) и изоклины (линии одинакового наклонения), необходимые для ориентации с помощью компаса .

В среднем интенсивность магнитного поля Земли колеблется от 25,000 до 65,000 нТл (0,25 – 0,65 Гс) и сильно зависит от географического положения . Это соответствует средней напряжённости поля около 0,5 (40 /) . На магнитном экваторе её величина – около 0,34 , у магнитных полюсов – около 0,66 Э. В некоторых районах (магнитных аномалий) напряжённость резко возрастает: в районе Курской магнитной аномалии она достигает 2 Э .

Природа магнитного поля Земли

Впервые объяснить существование магнитных полей Земли и Солнца попытался Дж. Лармор в 1919 году , предложив концепцию динамо , согласно которой поддержание магнитного поля небесного тела происходит под действием гидродинамического движения электропроводящей среды. Однако в 1934 году Т. Каулинг доказал теорему о невозможности поддержания осесимметричного магнитного поля посредством гидродинамического динамо-механизма. А поскольку большинство изучаемых небесных тел (и тем более Земля) считались аксиально-симметричными, на основании этого можно было сделать предположение, что их поле тоже будет аксиально-симметричным, и тогда его генерация по такому принципу будет невозможна согласно этой теореме. Позже было показано, что не у всех уравнений с аксиальной симметрией, описывающих процесс генерации магнитного поля, решение будет аксиально-симметричным, и в 1950-х гг. несимметричные решения были найдены .

С тех пор теория динамо успешно развивается, и на сегодняшний день общепринятым наиболее вероятным объяснением происхождения магнитного поля Земли и других планет является самовозбуждающийся динамо-механизм, основанный на генерации электрического тока в проводнике при его движении в магнитном поле, порождаемом и усиливаемом самими этими токами. Необходимые условия создаются в ядре Земли : в жидком внешнем ядре , состоящем в основном из железа при температуре порядка 4-6 тысяч кельвин, которое отлично проводит ток, создаются конвективные потоки, отводящие тепло от твёрдого внутреннего ядра (генерируемого благодаря распаду радиоактивных элементов либо освобождению скрытой теплоты при затвердевании вещества на границе между внутренним и внешним ядром по мере постепенного остывания планеты). Силы Кориолиса закручивают эти потоки в характерные спирали, образующие так называемые столбы Тейлора . Благодаря трению слоёв они приобретают электрический заряд, формируя контурные токи. Таким образом, создаётся система токов, циркулирующих по проводящему контуру в движущихся в (изначально присутствующем, пусть и очень слабом) магнитном поле проводниках, как в диске Фарадея . Она создает магнитное поле, которое при благоприятной геометрии течений усиливает начальное поле, а это, в свою очередь, усиливает ток, и процесс усиления продолжается до тех пор, пока растущие с увеличением тока потери на джоулево тепло не уравновесят притоки энергии, поступающей за счет гидродинамических движений . {2}\mathbf {B} +\mathbf {\nabla } \times (\mathbf {u} \times \mathbf {B})} ,

где u – скорость потока жидкости, B – магнитная индукция , η = 1/μσ – магнитная вязкость , σ – электропроводность жидкости, а μ – магнитная проницаемость , практически не отличающаяся при такой высокой температуре ядра от μ 0 – проницаемости вакуума.

Однако для полного описания необходимо записать систему магнитогидродинамических уравнений. В приближении Буссинеска (в рамках которого все физические характеристики жидкости полагаются постоянными, кроме силы Архимеда , при расчёте которой учитываются изменения плотности вследствие разности температур) это :

Уравнение Навье - Стокса , содержащее члены, выражающие совокупное действие вращения и магнитного поля:

ρ 0 (∂ u ∂ t + u ⋅ ∇ u) = − ∇ P + ρ 0 ν ∇ 2 u + ρ g ¯ − 2 ρ 0 Ω × u + J × B {\displaystyle \rho _{0}\left({\frac {\partial \mathbf {u} }{\partial t}}+\mathbf {u} \cdot \mathbf {\nabla } \mathbf {u} \right)=-\nabla \mathbf {P} +\rho _{0}\nu \mathbf {\nabla } ^{2}\mathbf {u} +\rho {\bar {\mathbf {g} }}-2\rho _{0}\mathbf {\Omega } \times \mathbf {u} +\mathbf {J} \times \mathbf {B} } . {2}T+\epsilon } ,

Прорыв в этом отношении был достигнут в 1995 году в работах групп из Японии и Соединённых Штатов . Начиная с этого момента, результаты ряда работ численного моделирования удовлетворительно воспроизводят качественные характеристики геомагнитного поля в динамике, в том числе инверсии .

Изменения магнитного поля Земли

Это подтверждается и текущим возрастанием угла раствора каспов (полярных щелей в магнитосфере на севере и юге), который к середине 1990-х годов достиг 45°. В расширившиеся щели устремился радиационный материал солнечного ветра, межпланетного пространства и космических лучей, вследствие чего в полярные области поступает большее количество вещества и энергии, что может привести к дополнительному разогреву полярных шапок [ ] .

Геомагнитные координаты (координаты Мак-Илвайна)

В физике космических лучей широко используются специфические координаты в геомагнитном поле, названные в честь учёного Карла Мак-Илвайна (Carl McIlwain ), первым предложившего их использование , так как они основаны на инвариантах движения частиц в магнитном поле. Точка в дипольном поле характеризуется двумя координатами (L, B), где L – так называемая магнитная оболочка, или параметр Мак-Илвайна (англ. L-shell, L-value, McIlwain L-parameter ), B – магнитная индукция поля (обычно в Гс). За параметр магнитной оболочки обычно принимается величина L, равная отношению среднего удаления реальной магнитной оболочки от центра Земли в плоскости геомагнитного экватора, к радиусу Земли. .

История исследований

Ещё несколько тысячелетий назад в Древнем Китае было известно, что намагниченные предметы располагаются в определённом направлении, в частности стрелка компаса всегда занимает определённое положение в пространстве. Благодаря этому человечество с давних пор получило возможность при помощи такой стрелки (компаса) ориентироваться в открытом море вдали от берегов. Однако до плавания Колумба из Европы в Америку (1492 г.) особого внимания к исследованию такого явления никто не проявлял, так как ученые того времени полагали, что оно происходит в результате притяжения стрелки Полярной звездой . В Европе и омывающих её морях компас в то время устанавливался почти по географическому меридиану. При пересечении же Атлантического океана Колумб заметил, что примерно на полпути между Европой и Америкой стрелка компаса отклонилась почти на 12° к западу. Этот факт сразу же породил сомнение в правильности прежней гипотезы о притяжении стрелки Полярной звездой, дал толчок к серьезному изучению вновь открытого явления: сведения о магнитном поле Земли были нужны мореплавателям. С этого момента и получила свое начало наука о земном магнетизме, начались повсеместные измерения магнитного склонения , то есть угла между географическим меридианом и осью магнитной стрелки, то есть магнитным меридианом. В 1544 году немецкий учёный Георг Хартман открыл новое явление: магнитная стрелка не только отклоняется от географического меридиана, но, будучи подвешена за центр тяжести, стремится встать под некоторым углом к горизонтальной плоскости, названным магнитным наклонением .

С этого момента наряду с изучением явления отклонения ученые начали также исследовать и наклонение магнитной стрелки. У Хосе де Акосты (одного из основателей геофизики , по словам Гумбольдта) в его Истории (1590) впервые появилась теория о четырёх линиях без магнитного склонения. Он описал использование компаса, угол отклонения, различия между Магнитным и Северным полюсом, а также колебание отклонений от одной точки до другой, идентифицировал места с нулевым отклонением, например, на Азорских островах .

В результате наблюдений было установлено, что как склонение, так и наклонение имеют различные значения в разных точках земной поверхности. При этом их изменения от точки к точке подчиняются некоторой сложной закономерности. Её исследование позволило придворному врачу английской королевы Елизаветы и натурфилософу Уильяму Гильберту выдвинуть в 1600 году в своей книге «О магните» («De Magnete») гипотезу о том, что Земля представляет собой магнит, полюсы которого совпадают с географическими полюсами. Другими словами, У. Гильберт полагал, что поле Земли подобно полю намагниченной сферы. Свое утверждение У. Гильберт основывал на опыте с моделью нашей планеты, представляющей собой намагниченный железный шар, и маленькой железной стрелкой. Главным аргументом в пользу своей гипотезы Гильберт считал, что магнитное наклонение, измеренное на такой модели, оказалось почти одинаковым с наклонением, наблюдавшимся на земной поверхности. Несоответствие же земного склонения со склонением на модель Гильберт объяснял отклоняющим действием материков на магнитную стрелку. Хотя многие факты, установленные позднее, не совпадали с гипотезой Гильберта, она не теряет своего значения и до сих пор. Основная мысль Гильберта о том, что причину земного магнетизма следует искать внутри Земли, оказалась правильной, равно как и то, что в первом приближении Земля действительно является большим магнитом, представляющим собой однородно намагниченный шар .

В 1634 году английский астроном Генри Геллибранд ?! установил, что магнитное склонение в Лондоне меняется со временем. Это стало первым зафиксированным свидетельством вековых вариаций – регулярных (от года к году) изменений средних годовых значений компонентов геомагнитного поля .

Углы склонения и наклонения определяют направление в пространстве напряженности магнитного поля Земли, но не могут дать её численного значения. До конца XVIII в. измерения величины напряженности не производились по той причине, что не были известны законы взаимодействия между магнитным полем и намагниченными телами. Лишь после того, как в 1785-1789 гг. французским физиком Шарлем Кулоном был установлен закон, названный его именем , появилась возможность таких измерений. С конца XVIII в., наряду с наблюдением склонения и наклонения, начались повсеместные наблюдения горизонтальной составляющей, представляющей собой проекцию вектора напряженности магнитного поля на горизонтальную плоскость (зная же склонение и наклонение, можно рассчитать и величину полного вектора напряженности магнитного поля) .

Первая теоретическая работа о том, что представляет собой магнитное поле Земли, то есть каковы величина и направление его напряженности в каждой точке земной поверхности, принадлежит немецкому математику Карлу Гауссу . В 1834 г. он дал математическое выражение для составляющих напряженности как функции координат – широты и долготы места наблюдения. Пользуясь этим выражением, можно для каждой точки земной поверхности найти значения любой из составляющих, которые носят названия элементов земного магнетизма. Эта и другие работы Гаусса стали фундаментом, на котором построено здание современной науки о земном магнетизме . В частности, в 1839 году он доказал, что основная часть магнитного поля выходит из Земли, а причину небольших, коротких отклонений его значений необходимо искать во внешней среде .

В 1831 году английским полярным исследователем Джоном Россом в Канадском архипелаге был открыт северный магнитный полюс – область, где магнитная стрелка занимает вертикальное положение, то есть наклонение равно 90°. А в 1841 г. Джеймс Росс (племянник Джона Росса) достиг другого магнитного полюса Земли , находящегося в Антарктиде .

См. также

Intermagnet (англ. )

Примечания

Ученые в США выяснили, что магнитное поле Земли на 700 млн лет старше, чем считалось
Эдвард Кононович. Магнитное поле Земли (неопр.) . http://www.krugosvet.ru/ . Энциклопедия Кругосвет: Универсальная научно-популярная онлайн-энциклопедия. Проверено 2017-04-26 .
Geomagnetism Frequently Asked Questions (англ.) . https://www.ngdc.noaa.gov/ngdc.html . National Centers for Environmental Information (NCEI). Проверено 23 апреля 2017.
А. И. Дьяченко. Магнитные полюса Земли . – Москва: Издательство Московского центра непрерывного математического образования, 2003. – 48 с. – ISBN 5-94057-080-1 .
А. В. Викулин. VII. Геомагнитное поле и электромагнетизм Земли // Введение в физику Земли. Учебное пособие для геофизических специальностей вузов.. – Издательство Камчатского государственного педагогического университета, 2004. – 240 с. – ISBN 5-7968-0166-X .

Строение и характеристики магнитного поля Земли

На небольшом удалении от поверхности Земли, порядка трёх её радиусов, магнитные силовые линии имеют диполеподобное расположение. Эта область называется плазмосферой Земли.

По мере удаления от поверхности Земли усиливается воздействие солнечного ветра : со стороны Солнца геомагнитное поле сжимается, а с противоположной, ночной стороны, оно вытягивается в длинный «хвост».

Плазмосфера

Заметное влияние на магнитное поле на поверхности Земли оказывают токи в ионосфере . Это область верхней атмосферы, простирающаяся от высот порядка 100 км и выше. Содержит большое количество ионов . Плазма удерживается магнитным полем Земли, но её состояние определяется взаимодействием магнитного поля Земли с солнечным ветром, чем и объясняется связь магнитных бурь на Земле с солнечными вспышками.

Параметры поля

Точки Земли, в которых напряжённость магнитного поля имеет вертикальное направление, называют магнитными полюсами . Таких точек на Земле две: северный магнитный полюс и южный магнитный полюс .

Прямая, проходящая через магнитные полюсы, называется магнитной осью Земли. Окружность большого круга в плоскости, которая перпендикулярна к магнитной оси, называется магнитным экватором. Вектор магнитного поля в точках магнитного экватора имеет приблизительно горизонтальное направление.

Для магнитного поля Земли характерны возмущения, называемые геомагнитными пульсациями вследствие возбуждения гидромагнитных волн в магнитосфере Земли; частотный диапазон пульсаций простирается от миллигерц до одного килогерца .

Магнитный меридиан

Магнитными меридианами называются проекции силовых линий магнитного поля Земли на её поверхность; сложные кривые, сходящиеся в северном и южном магнитных полюсах Земли .

Гипотезы о природе магнитного поля Земли

В последнее время получила развитие гипотеза, связывающая возникновение магнитного поля Земли с протеканием токов в жидком металлическом ядре. Подсчитано, что зона, в которой действует механизм «магнитное динамо », находится на расстоянии 0,25-0,3 радиуса Земли . Аналогичный механизм генерации поля может иметь место и на других планетах, в частности, в ядрах Юпитера и Сатурна (по некоторым предположениям, состоящих из жидкого металлического водорода).

Изменения магнитного поля Земли

Геомагнитные координаты (координаты Мак-Илвайна)

В физике космических лучей широко используются специфические координаты в геомагнитном поле, названные в честь учёного Карла Мак-Илвайна (Carl McIlwain ), первым предложившего их использование , так как они основаны на инвариантах движения частиц в магнитном поле. Точка в дипольном поле характеризуется двумя координатами (L, B), где L – так называемая магнитная оболочка, или параметр Мак-Илвайна (англ. L-shell, L-value, McIlwain L-parameter ), B – магнитная индукция поля (обычно в Гс). За параметр магнитной оболочки обычно принимается величина L, равная отношению среднего удаления реальной магнитной оболочки от центра Земли в плоскости геомагнитного экватора, к радиусу Земли. .

История исследований

О способности намагниченных предметов располагаться в определённом направлении было известно ещё китайцам несколько тысячелетий назад.

В 1544 году немецкий учёный Георг Гартман открыл магнитное наклонение . Магнитным наклонением называют угол, на который стрелка под действием магнитного поля Земли отклоняется от горизонтальной плоскости вниз или вверх. В полушарии севернее магнитного экватора (который не совпадает с географическим экватором) северный конец стрелки отклоняется вниз, в южном – наоборот. На самом магнитном экваторе линии магнитного поля параллельны поверхности Земли.

Впервые предположение о наличии магнитного поля Земли, которое и вызывает такое поведение намагниченных предметов, высказал английский врач и натурфилософ Уильям Гильберт (англ. William Gilbert ) в 1600 году в своей книге «О магните» («De Magnete»), в которой описал опыт с шаром из магнитной руды и маленькой железной стрелкой. Гильберт пришел к заключению, что Земля представляет собой большой магнит. Наблюдения английского астронома Генри Геллибранда (англ. Henry Gellibrand ) показали, что геомагнитное поле не постоянно, а медленно изменяется.

Угол, на который отклоняется магнитная стрелка от направления север – юг, называют магнитным склонением. Христофор Колумб открыл, что магнитное склонение не остается постоянным, а претерпевает изменения с изменением географических координат. Открытие Колумба послужило толчком к новому изучению магнитного поля Земли: сведения о нём были нужны мореплавателям. Русский ученый М. В. Ломоносов в 1759 г. в докладе «Рассуждение о большой точности морского пути» дал ценные советы, позволяющие увеличить точность показаний компаса. Для изучения земного магнетизма М. В. Ломоносов рекомендовал организовать сеть постоянных пунктов (обсерваторий), в которых производить систематические магнитные наблюдения; такие наблюдения необходимо широко проводить и на море. Мысль Ломоносова об организации магнитных обсерваторий была осуществлена лишь спустя 60 лет в России.

В 1831 г. английским полярным исследователем Джоном Россом в Канадском архипелаге был открыт магнитный полюс – область, где магнитная стрелка занимает вертикальное положение, то есть наклонение равно 90°. В 1841 г. Джеймс Росс (племянник Джона Росса) достиг другого магнитного полюса Земли, находящегося в Антарктиде.

Карл Гаусс (нем. Carl Friedrich Gauß ) выдвинул теорию о происхождении магнитного поля Земли и в 1839 году доказал, что основная его часть выходит из Земли, а причину небольших, коротких отклонений его значений необходимо искать во внешней среде.

См. также

Intermagnet (англ. )

Примечания

Литература

Сивухин Д. В. Общий курс физики. – Изд. 4-е, стереотипное. – М .: Физматлит ; Изд-во МФТИ, 2004. – Т. III. Электричество. – 656 с. – ISBN 5-9221-0227-3 ; ISBN 5-89155-086-5 .
Кошкин Н. И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. – М .: Наука, 1976.
Н. В. Короновский Магнитное поле геологического прошлого Земли. Соросовский образовательный журнал, N5, 1996, с. 56-63

Ссылки

Карты смещения магнитных полюсов Земли за период с 1600 по 1995 год

Прочая информация по теме

Инверсии магнитного поля в геологической истории Земли
Влияние инверсии магнитного поля на климат и эволюцию жизни на Земле

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое “Магнитное поле Земли” в других словарях:

До расстояний? 3R= (R= радиус Земли) соответствует приблизительно полю однородно намагниченного шара с напряженностью поля? 55 7 А/м (0,70 Э) у полюсов магнитных Земли и 33,4 А/м (0,42 Э) на магнитном экваторе. На расстояниях 3R магнитное поле… … Большой Энциклопедический словарь

Пространство вокруг земного шара, в котором обнаруживается сила земного магнетизма. Магнитное поле Земли характеризуется вектором напряженности, магнитным наклонением и магнитным склонением. EdwART. Толковый Военно морской Словарь, 2010 … Морской словарь

Согласно современным представлениям, образовалась примерно 4,5 млрд лет назад, и с этого момента нашу планету окружает магнитное поле. Все, что находится на Земле, в том числе люди, животные и растения, подвергаются его воздействию.

Магнитное поле простирается до высоты около 100 000 км (рис. 1). Оно отклоняет или захватывает частицы солнечного ветра, губительные для всех живых организмов. Эти заряженные частицы образуют радиационный пояс Земли, а вся область околоземного пространства, в которой они находятся, называют магнитосферой (рис. 2). С освещенной Солнцем стороны Земли магнитосфера ограничена сферической поверхностью с радиусом примерно 10-15 радиусов Земли, а с противоположной стороны она вытянута подобно кометному хвосту на расстояние вплоть до нескольких тысяч радиусов Земли, образуя геомагнитный хвост. Магнитосфера отделена от межпланетного поля переходной областью.

Магнитные полюса Земли

Ось земного магнита наклонена по отношению к оси вращения Земли на 12°. Она располагается примерно на 400 км в стороне от центра Земли. Точки, в которых эта ось пересекает поверхность планеты, – магнитные полюса. Магнитные полюсаЗемли не совпадают с истинными географическими полюсами. В настоящее время координаты магнитных полюсов следующие: северный — 77° с.ш. и 102° з.д.; южный — (65° ю.ш. и 139° в.д.).

Рис. 1. Строение магнитного поля Земли

Рис. 2. Строение магнитосферы

Силовые линии, идущие от одного магнитного полюса к другому, называются магнитными меридианами . Между магнитным и географическим меридианом образуется угол, называемый магнитным склонением . Каждое место на Земле имеет свой угол склонения. В районе Москвы угол склонения равен 7° к востоку, а в Якутске — около 17° к западу. Это значит, что северный конец стрелки компаса в Москве отклоняется на Т вправо от географического меридиана, проходящего через Москву, а в Якутске — на 17° влево от соответствующего меридиана.

Свободно подвешенная магнитная стрелка располагается горизонтально только на линии магнитного экватора, который не совпадает с географическим. Если двигаться к северу от магнитного экватора, то северный конец стрелки будет постепенно опускаться. Угол, образованный магнитной стрелкой и горизонтальной плоскостью, называют магнитным наклонением . На Северном и Южном магнитных полюсах магнитное наклонение наибольшее. Оно равно 90°. На Северном магнитном полюсе свободно подвешенная магнитная стрелка установится вертикально северным концом вниз, а на Южном магнитном полюсе ее южный конец опустится вниз. Таким образом, магнитная стрелка показывает направление силовых линий магнитного ноля над земной поверхностью.

С течением времени положение магнитных полюсов относительно по земной поверхности меняется.

Магнитный полюс был открыт исследователем Джеймсом К. Россом в 1831 г. в сотнях километров от его нынешнего местонахождения. В среднем за один год он перемещается на 15 км. В последние годы скорость перемещения магнитных полюсов резко возросла. Например, Северный магнитный полюс сейчас перемещается со скоростью около 40 км в год.

Смена магнитных полюсов Земли называется инверсией магнитного поля .

На протяжении геологической истории нашей планеты земное магнитное поле изменяло свою полярность более 100 раз.

Магнитное поле характеризуется напряженностью. В некоторых местах Земли магнитные силовые линии отклоняются от нормального поля, образуя аномалии. Например, в районе Курской магнитной аномалии (КМА) напряженность поля в четыре раза выше нормы.

Существуют суточные изменения магнитного поля Земли. Причина этих изменений магнитного поля Земли — электриче- с кие токи, текущие в атмосфере на большой высоте. Вызваны они солнечным излучением. Пол действием солнечного ветра магнитное поле Земли искажается и приобретает «шлейф» в направлении от Солнца, который простирается на сотни тысяч километров. Основной же причиной возникновения солнечного ветра, как мы уже знаем, являются грандиозные выбросы вещества из короны Солнца. При движении к Земле они превращаются в магнитные облака и приводят к сильным, иногда экстремальным возмущениям на Земле. Особенно сильные возмущения магнитного поля Земли – магнитные бури. Некоторые магнитные бури начинаются неожиданно и почти одновременно по всей Земле, а другие развиваются постепенно. Они могут продолжаться несколько часов и даже суток. Часто магнитные бури происходят через 1-2 дня после солнечной вспышки из-за прохождения Земли через поток частиц, выброшенных Солнцем. Исходя из времени запаздывания скорость такого корпускулярного потока оценивают в несколько миллионов км/ч.

Во время сильных магнитных бурь нарушается нормальная работа телеграфа, телефона и радио.

Магнитные бури часто наблюдаются на широте 66-67° (в зоне полярных сияний) и возникают одновременно с полярными сияниями.

Строение магнитного поля Земли меняется в зависимости от широты местности. Проницаемость магнитного поля увеличивается в сторону полюсов. Над полярными областями силовые линии магнитного поля более или менее перпендикулярны земной поверхности и имеют воронкообразную конфигурацию. Через них часть солнечного ветра с дневной стороны проникает в магнитосферу, а затем и в верхнюю атмосферу. Сюда же в период магнитных бурь устремляются частицы из хвостовой части магнитосферы, достигая границ верхней атмосферы в высоких широтах Северного и Южного полушарий. Именно эти заряженные частицы вызывают здесь полярные сияния.

Итак, магнитные бури и суточные изменения магнитного ноля объясняются, как мы уже выяснили, солнечным излучением. Но какова основная причина, создающая постоянный магнетизм Земли? Теоретически удалось доказать, что на 99 % магнитное поле Земли вызывают источники, скрытые внутри планеты. Главное магнитное поле обусловлено источниками, расположенными в глубинах Земли. Их можно условно разделить на две группы. Основная их часть связана с процессами в земном ядре, где вследствие непрерывных и регулярных перемещений электропроводящего вещества создается система электрических токов. Другая — связана с тем, что горные породы земной коры, намагничиваясь главным электрическим полем (полем ядра), создают собственное магнитное поле, которое суммируется с магнитным полем ядра.

Кроме магнитного поля вокруг Земли существуют и другие поля: а) гравитационное; б) электрическое; в) тепловое.

Гравитационным полем Земли называют поле силы тяжести. Она направлена по отвесу перпендикулярно к поверхности геоида. Если бы у Земли была фигура эллипсоида вращения и в нем равномерно распределялись бы массы, то у нее было нормальное гравитационное поле. Разница между напряженностью реального гравитационного поля и теоретического — аномалия тяжести. Различный вещественный состав, плотность горных пород вызывают эти аномалии. Но возможны и другие причины. Их можно объяснить следующим процессом — уравновешение твердой и относительно легкой земной коры на более тяжелой верхней мантии, где и происходит выравнивание давления вышележащих слоев. Эти течения вызывают тектонические деформации, движение литосферных плит и тем самым создают макрорельеф Земли. Сила тяжести удерживает атмосферу, гидросферу, людей, животных на Земле. Силу тяжести нужно обязательно учитывать при изучении процессов в географической оболочке. Термином «геотропизм » называют ростовые движения органов растений, которые под влиянием силы земного тяготения всегда обеспечивают вертикальное направление роста первичного корня перпендикулярно поверхности Земли. Гравитационная биология использует растения в качестве экспериментальных объектов.

Если не учитывать силу тяжести, невозможно рассчитать исходные данные для запуска ракет и космических кораблей, сделать гравиметрическую разведку рудных ископаемых и, наконец, невозможно дальнейшее развитие астрономии, физики и других наук.

В.П. Щербаков рассказал о работах по изучению магнитного поля Земли

28.04.2021

_{Валерий Прохорович Щербаков (фото: ИА “Научная Россия”)}

Магнитное поле Земли, по современным представлением, защищает нас от солнечного ветра и космического излучения, обеспечивая тем самым целостность атмосферы и пригодность нашей планеты для жизни. Профессор Валерий Прохорович Щербаков, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией палеомагнетизма и исследования вещества горных пород Геофизической обсерватории «Борок» ИФЗ РАН, рассказал в интервью ИА “Научная Россия” об исследованиях геомагнитного поля, его инверсий и эволюции в целом.

История лаборатории:

Лаборатория была основана 60 лет тому назад Александром Сергеевичем Большаковым, который приехал в Борок вскоре после того, как наш поселок организовался как научный центр. Со дня своего создания лаборатория занимается двумя темами: изучением поведения геомагнитного поля в геологическом прошлом и исследованием вещества горных пород с помощью электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа и других аналитических методов.

_{Образцы горных пород, хранящие магнитную запись о состоянии геомагнитного поля в геологическом прошлом, подготовленные для исследований}

_{(фото: ИА “Научная Россия”)}

Создание приборов:

Специфика изучения палеомагнетизма и магнетизма горных пород не позволяет применять стандартные физические приборы, используемые в физике магнетизма. Мы изучаем породы с очень слабой намагниченностью и со слабыми полями, индуцирующими эту намагниченность. Физики обычно имеют дело с сильными материалами и сильными магнитными полями, и, как правило, их приборы просто не подходили. Сначала мы приглашали в лабораторию хороших инженеров, которые строили самодельные приборы, учитывая иностранный опыт. Даже в советское время у нас были достаточно сильные связи по разным каналам, в том числе, и по приборостроению. Тогда нами были построены самодельные астатические магнитометры, а позже так называемый рок-генератор, который делали уже в массовом порядке в Баку. Этот прибор был страшно тяжелый, переносить его можно было только вдвоем, но, тем не менее, свою функцию он выполнял.

“Для наших целей также необходимо измерять намагниченность образцов при нагреве при высоких температурах, одновременно прикладывая к образцам магнитное поле. Для того чтобы совместить нагрев и измерения, Константин Бураков из Института физики Земли изобрёл термомагнитометр с вибрирующим образцом (внутри печки в пермаллоевом немагнитном экране вибрировал вертикально расположенный образец). Этот прибор довольно долго и успешно работал в московской лаборатории нашего института. В это же время в Борке появился талантливый инженер Юрий Виноградов, который повторил и модернизировал прибор Буракова. В новом варианте термомагнитометр теперь «умеет» измерять полный вектор намагниченности во время нагрева и охлаждения образца. Сейчас наш прибор модернизирован и целиком управляется компьютером”, – рассказал Валерий Прохорович.

_{Пульт управления вибрационным магнитометром Вибрационный магнитометр}

_{(фото: ИА “Научная Россия”)}

Исследование инверсий магнитного поля Земли:

Исследование инверсий – очень интересная и плодотворная область научных изысканий. В настоящее время в нашем распоряжении имеется стандартная геологическая стратиграфическая шкала, а также магнитостратиграфическая шкала, у истоков которой стоял выдающийся палеомагнитолог Алексей Никитич Храмов (Санкт-Петербург). Согласно этой шкале, в течение последних полмиллиарда лет инверсии магнитного поля Земли происходили не менее тысячи раз. При этом последние 160 миллионов лет изучены достаточно подробно, и с высокой степенью надёжности можно сказать, что за это время в среднем каждые 200 тысяч лет происходила инверсия, когда полюса менялись местами.

Сам по себе процесс инверсии занимает примерно 10000 лет, в течение этого периода положение магнитных полюсов постепенно смещается от полярных областей в сторону средних и экваториальных широт, параллельно этому напряжённость поля убывает до значений, раз в 10 меньше её современной величины.

Через несколько тысяч лет поле начинает восстанавливаться по величине и стабилизироваться по направлению, но только с обратным расположением геомагнитных полюсов. Таким образом, в самый разгар инверсии геомагнитный диполь как бы «исчезает», остаются только мультипольные составляющие геомагнитного поля с достаточно сложной геометрией.

Если сейчас (в нормальный период), благодаря дипольному характеру поля, имеются хорошо выраженные северный и южный магнитные полюса, то во время инверсии, при слабой дипольной компоненте, их может быть, например, четыре. К тому же, они быстро перемещаются по земной поверхности в силу высокой нестабильности поля.

Что же касается геологических эпох, то напряжённость поля и в стабильные периоды по ходу эволюции Земли как планеты может существенно изменяться. Скажем, часть мезозоя, в интервале от 130 до 250 миллионов лет тому назад, характеризуется напряжённостью примерно в три раза меньше, чем в настоящее время. Если же уходить вглубь времён на миллиарды лет, то возникает другой интересный вопрос: когда вообще возникло геомагнитное поле? Согласно современным данным, это случилось достаточно рано. Если самой Земле как планете примерно 4 миллиарда 500 миллионов лет, то геомагнитное поле уже точно генерировалось 4 миллиарда лет тому назад. На самом деле, это экзистенциальное событие: солнечный ветер, особенно на ранних стадиях зарождения Земли, снес бы всю атмосферу, если бы не магнитное поле – тот самый пресловутый защитный экран.

“В обозримом будущем очередная инверсия геомагнитного поля маловероятна, но этого нельзя исключить полностью. Как показывают расчёты, статистическая вероятность того, что она произойдет в ближайшие 30 тысяч лет – примерно 5 процентов. Не так уж и мало. К тому же, как известно из инструментальных наблюдений, в последние 400 лет напряжённость магнитного поля Земли падает примерно на 5 % за столетие. Остановится ли это падение в последующие несколько столетий – большой вопрос. Иначе говоря, человечеству нужно быть готовым к тому, что в ближайшие 200-300 лет поле может сильно измениться”, – поделился В.П. Щербаков.

_{Печь в пермаллоевом экране, помещённая в кольца Гельмгольца Архив коллекции образцов горных пород}

_{(фото: ИА “Научная Россия”)}

Полный текст интервью:

На странице ИА “Научная Россия” https://scientificrussia.ru/news/shchit-i-mech-zemli

Другие Новости

23.09.2022

Научно-практическая конференция с международным участием «Неразрывная связь с практикой – основа…

23.09.2022

XХIII международная конференция «Физико-химические и петрофизические исследования в науках…

23.09.2022

Конференция «Геология, геодинамика и минерагения докембрийского кристаллического фундамента…

23.09.2022

Памяти Александра Ивановича Лутикова

22.09.2022

Доклад аспирантки Ангелины Шамилевны Лосевской о ее научно-квалификационной работе

Смотреть все

Доклад Магнитное поле Земли 8 класс по физике (описание для детей)

Доклады

Доклады
Физика
Магнитное поле Земли

Земля – особенная планета всей солнечной системы, а возможно и всего млечного пути. Здесь существует вода и жизнь, растения и атмосфера насыщенная кислородом. Помимо всего перечисленного она имеет свое магнитное поле, благодаря которому мы имеем возможность свободно передвигаться, а не летать в невесомости.

Магнитное поле представляет собой ореол действия притяжения, которое осуществляется при помощи магнитных сил. По предположениям учёных излучает магнитное поле ядро Земли. В ядре есть горячая жидкость, которая приводится в движение благодаря вращению планеты. Из-за движения жидкости рождаются электрические заряды, которые образуют магнитное воздействие. Основные мата выхода магнитных волн являются южный и северный полюс.

На данный момент северный полюс и северный магнитный полюс не совпадают. Таким образом 700 лет назад компас бы смог показать и северный и магнитный полюс, а сейчас магнитный полюс смещен на 11 градусов. Но это особо не влияет на состояние поля. Притом всем магнитное поле не притягивает посторонние предметы из космоса, а наоборот защищает атмосферу от излишков космического мусора.

Учёные не отрицают возможности исчезновения магнитного поля. Такие по предположения появились из-за непостоянства Магнитных полюсов, которые постоянно меняются местами и смешаются от точки существования. Такие изменения могут привести к природным катаклизмам и катастрофам. Такие изменения происходили на земле около 10 раз. В последний раз это было примерно 720 тысяч лет назад. В это время земля особенно уязвима от попадания инородных тел. Так существует версия, что динозавры вымерли именно от огромного метеорита, который смог проникнуть на землю во время смены полюсов.

Магнитное поле недоступно человеческому и животному глазу. Но при этом птицы совершают перелеты именно по магнитному полю. Оно помогает им найти дорогу. Птицы и животные, предположительно имеют внутренний компас, который и позволяет им передвигаться в нужном направлении. У особо чувствительных людей изменяется состояние здоровья при различном воздействии магнитных лучей.

Магнитное поле – важное составляющее для оптимальной жизни на земле. Именно это и отличает нашу планету от других планет солнечной системы и Млечного пути.

Сообщение 2

Магнитное поле – это область с магнитной силой вокруг планеты. Тайна образования поля полностью не раскрыта. Хотя, по словам ученых, притяжение планеты связано с ядром. Ядро состоит из прочных и жидких частиц. Во время вращения планеты в частицах ядра создаются устойчивые течения. Согласно самой известной концепции магнитное поле сформировалось при турбулентном и конвекционном движении частиц внутри ядра.

Магнитное поле обеспечивает защитой все человечество и спутники от разрушительного влияния космических тел. К космическим телам можно отнести особые частицы солнечного ветра. Поле меняет направление передвижения частиц, концентрируя их по равномерной линии. Магнитное поле существенно сужает количество живых существ во всех планетах.

Исследователи полагают, что планеты земного вида не имеют внутреннего ядра и отличаются отсутствием данного поля. В будущем жители земли могут остаться без защитного поля. Правда как именно и когда это произойдет, ученые определить не смогли. Магнитные полюса земного шара постоянно меняются. Ученые проанализировав, определили, что планета помнит про смещение полюсов. За последние 160 млн. лет полюса сменили место 100 раз. Конечная смена случилась 720 000 лет назад.

В «теории заговора» есть концепция о мистификации луны. Данное поле обеспечивает защитой людей от космических тел. При попадании на землю частицы накапливаются в обусловленных местах поля, которые называются «радиационными зонами Ван Алена».

На защитное поле сильно воздействуют токи в ионосфере. Данная область находится на высоте 100 км в слоях атмосферы. Токи содержат немалое количество ионов. Защитное поле удерживает плазму. Состояние данной плазмы зависит от взаимодействия солнечных ветров и поля. Таким образом, на земле образуются магнитные бури и сильные вспышки солнца. Точки напряженности, расположенные по вертикали именуются магнитными полюсами. На планете имеется всего 2 таких точек. Одна расположена на южном полюсе, другая на северной стороне. Линии между полюсами именуются осью.

Магнитное поле – это защитный щит, который поддается принципам физики и создает полярные сияния. Отсутствие защитного поля приведет к исчезновению человечества.

Картинка к сообщению Магнитное поле Земли

Разделы

Животные
Растения
Птицы
Насекомые
Рыбы
Биология
География
Разные
Люди
История
Окружающий мир
Физкультура
Астрономия
Экология
Физика
Экономика
Праздники
Культура
Математика
Музыка
Информатика

Магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли похоже на что из стержневого магнита наклонен на 11 градусов от ось вращения Земля. Проблема с этой картинкой заключается в том, что температура Кюри железо около 770 С. Ядро Земли горячее, чем это, и, следовательно, не магнитный. Так как же Земля получила свое магнитное поле?

Магнитные поля окружают электрические токи, поэтому мы предполагаем, что циркулирующие электрические токи в расплавленном металлическом ядре Земли являются источником магнитного поля. Токовая петля создает поле, подобное земному. Величина магнитного поля, измеренная на поверхности Земли, составляет около половины гаусса и опускается к Земле в северном полушарии. Магнитуда изменяется по поверхности Земли в диапазоне от 0,3 до 0,6 Гс.

Магнитное поле Земли связано с динамо-эффектом циркулирующего электрического тока, но оно непостоянно по направлению. Образцы горных пород разного возраста в одинаковых местах имеют разное направление постоянной намагниченности. Сообщается о 171 инверсии магнитного поля за последние 71 миллион лет.

Хотя детали динамо-эффекта подробно не известны, вращение Земли играет роль в генерации токов, которые, как предполагается, являются источником магнитного поля. Mariner 2 обнаружил, что у Венеры нет такого магнитного поля, хотя содержание железа в ее ядре должно быть таким же, как у Земли. Период вращения Венеры, составляющий 243 земных дня, слишком медленный, чтобы вызвать динамо-эффект.

Взаимодействие земного магнитного поля с частицами солнечного ветра создает условия для явления полярных сияний вблизи полюсов.

Северный полюс стрелки компаса является магнитным северным полюсом. Его притягивает географический Северный полюс, который является южным магнитным полюсом (противоположные магнитные полюса притягиваются).

Данные Земли

Индекс

Концепции магнитного поля

Токи как источники магнитного поля

Гиперфизика***** Электричество и магнетизм

R Ступица

На простой вопрос “откуда у Земли магнитное поле?” у не есть простой ответ. Кажется очевидным, что генерация магнитного поля связана с вращением Земли, поскольку Венера с аналогичным составом железного ядра, но с периодом вращения 243 земных дня, не имеет измеримого магнитного поля. Конечно, кажется правдоподобным, что это зависит от вращения жидкого металлического железа, которое составляет большую часть внутренней части, а модель вращающегося проводника приводит к термину «динамо-эффект» или «геодинамо», вызывая образ электрического генератора. .

Конвекция приводит в движение жидкость внешнего ядра, и она циркулирует относительно Земли. Это означает, что электропроводящий материал движется относительно магнитного поля Земли. Если он может получить заряд за счет некоторого взаимодействия, такого как трение между слоями, может быть создана эффективная токовая петля. Магнитное поле токовой петли могло бы поддерживать магнитное поле земли типа магнитного диполя. Крупномасштабные компьютерные модели приближаются к реалистичному моделированию такого геодинамо.

Магнитное поле Земли

Индекс

Концепции магнитного поля

Токи в качестве магнитных источников

Справочник
Ледбери

11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111119

Гиперфизика *****

R NEAV

Бьорнеруд рассказывает историю кораблей ВМС США, буксирующих чувствительные магнитометры по дну океана в 1950-х годах в рамках стратегии «холодной войны» по поиску способов обнаружения советских подводных лодок и сокрытия их.

Когда нормальное магнитное поле Земли было вычтено, были отклонения порядка 10% от магнетизма пород морского дна, которые показали изменение направления.

На приведенном выше графике Геологической службы США показана схема инверсий примерно до 4 млн лет, определенная калий-аргоновым датированием. Этот набор измерений в противоположных направлениях от Восточно-Тихоокеанского поднятия показывает замечательную симметрию и вносит свой вклад в нашу картину тектоники плит.

Магнитное поле Земли

Index

Magnetic field concepts

Currents as magnetic sources

References:
USGS

Bjornerud, Ch 3

HyperPhysics***** Electricity and Magnetism

R Nave

Вернуться

Магнитное поле Земли: объяснение | Космос

Магнитное поле Земли генерируется глубоко внутри Земли и распространяется в космос. (Изображение предоставлено Elen11 через Getty Images.)

Магнитное поле Земли — также известное как геомагнитное поле — генерируется внутри нашей планеты и распространяется в космос, создавая область, известную как магнитосфера.

Без магнитного поля жизнь на Земле , какой мы ее знаем, была бы невозможна, поскольку она защищает всех нас от постоянной бомбардировки заряженными частицами, испускаемыми солнце — солнечный ветер. (Чтобы узнать, что происходит с планетой, когда она теряет свое магнитное поле, достаточно взглянуть на Марс.)

Земля имеет два набора полюсов: географический и магнитный. Магнитное поле Земли можно визуализировать, если представить себе большой стержневой магнит внутри нашей планеты, примерно выровненный с земной осью. Каждый конец магнита расположен относительно близко (около 10 градусов) к географическим северному и южному полюсам. Линии невидимого магнитного поля Земли движутся по замкнутому непрерывному контуру и почти вертикальны на каждом магнитном полюсе.

Связанный: Событие Кэррингтона: величайшая солнечная буря в истории

Географические Северный и Южный полюса находятся там, где линии долготы сходятся согласно ГИС География (открывается в новой вкладке). Географический Северный полюс расположен посреди Северного Ледовитого океана, а географический Южный полюс находится в Антарктиде.

Магнитные полюса расположены там, где магнитные линии притяжения входят в Землю. Северный магнитный полюс, также известный как Северный полюс погружения, в настоящее время находится на острове Элсмир в Северной Канаде. Когда магнитный компас указывает на север, он выравнивается с магнитным полем Земли и указывает на Северный магнитный полюс, а не на Северный географический полюс, который на самом деле находится примерно в 310 милях (500 километров) согласно Географии ГИС!

Линии магнитного поля Земли движутся по непрерывным замкнутым петлям. (Изображение предоставлено VectorMine через Getty Images)

(открывается в новой вкладке)

И чтобы еще больше запутать ситуацию, то, что мы называем Северным магнитным полюсом, на самом деле является южным магнитным полюсом… потерпите меня в этом. Источники магнитного поля диполярны, то есть имеют северный и южный полюса. А когда дело доходит до магнитов, противоположные полюса (N и S) притягиваются, а другие полюса (N и N, S и S) отталкиваются. Поэтому, когда компас указывает на север, он на самом деле притягивается к южному магнитному полюсу, который находится недалеко от географического северного полюса, согласно веб-сайту часто задаваемых вопросов физика Кристофера Бэрда (открывается в новой вкладке) «Удивительные вопросы с неожиданными ответами».

В отличие от географических полюсов, магнитные полюса Земли не фиксированы и имеют тенденцию со временем блуждать. Британский полярный исследователь Джеймс Кларк Росс впервые обнаружил магнитный Северный полюс на полуострове Бутис на территории канадского Нунавута в 1831 году, согласно антарктическому туристическому сайту Antarctic Logistics . По данным Королевских музеев Гринвича, с момента своего открытия северный магнитный полюс перемещается примерно на 25 миль (40 километров) в год в северо-западном направлении . Более того, магнитные полюса Земли также «перевернулись», в результате чего север стал югом, а юг — севером. Эти перевороты магнитного поля происходят с нерегулярными интервалами каждые 200 000 лет или около того.

Что вызывает магнитное поле Земли?

Магнитное поле Земли создается так называемым процессом геодинамо. Согласно National Geographic , для того чтобы планета генерировала собственное магнитное поле в процессе геодинамо, она должна обладать следующими характеристиками:

Планета вращается достаточно быстро
Внутри нее должна быть жидкая среда
Внутренняя жидкость должна обладать способностью проводить электричество
Ядро должно иметь внутренний источник энергии, который приводит в движение конвекционные потоки внутри жидкости.

Генерация магнитного поля Земли происходит глубоко внутри Земли, в слое, известном как внешнее ядро, если быть точным. По данным Геологической службы США , здесь конвективная энергия медленно движущегося расплавленного железа преобразуется в электрическую и магнитную энергию. Затем магнитное поле индуцирует электрические токи, которые, в свою очередь, генерируют собственное магнитное поле, которое индуцирует больше электрических токов в петле положительной обратной связи.

Как магнитное поле защищает Землю?

Магнитосфера Земли помогает защитить Землю от вредной космической погоды. (Изображение предоставлено: MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY через Getty Images)

Наш защитный магнитный «пузырь», известный как магнитосфера, защищает нас от вредной космической погоды, такой как солнечный ветер. Без магнитосферы солнечный ветер разрушил бы нашу атмосферу, лишив нашу планету живительного воздуха, которым мы дышим.

По данным НАСА , магнитосфера также защищает Землю от большого количества излучения частиц, испускаемого во время событий выброса корональной массы (CME), а также от космических лучей — фрагментов атомов — падающих на Землю дождем из глубокое пространство. Магнитосфера отталкивает вредную энергию от Земли и удерживает ее в зонах, называемых радиационными поясами Ван Аллена. Эти радиационные пояса в форме пончика могут увеличиваться, когда солнечная активность увеличивается.

Но наш защитный щит не совсем непобедим.

Сообщения по теме:

Во время особенно сильных явлений космической погоды, таких как сильный солнечный ветер или крупные корональные выбросы, магнитное поле Земли нарушается, и геомагнитные бури могут проникать в магнитосферу и приводить к массовым отключениям радио- и энергоснабжения, а также подвергать опасности астронавтов и жителей Земли. орбитальные спутники.

В 1859 году большая солнечная буря, известная как Кэррингтонское событие, вызвала массовые отказы телеграфной системы, а в 1989, CME сопровождал солнечных вспышек и погрузил всю провинцию Квебек, Канада, в электрическое отключение, которое длилось около 12 часов, согласно заявлению НАСА .

Степень магнитного возмущения от КВМ зависит от магнитного поля КВМ и Земли. Если магнитное поле CME выровнено с полем Земли, направленное с юга на север, CME пройдет мимо с небольшим эффектом. Однако, если CME выровнен в противоположном направлении, это может привести к реорганизации магнитного поля Земли , вызывая сильные геомагнитные бури.

Менее разрушительным и гораздо более красивым побочным эффектом возмущений магнитосферы является полярное сияние над полярными регионами Земли. Это явление известно как северное сияние (Aurora Borealis) в Северном полушарии и Южное сияние (Aurora australis) в Южном полушарии.

Возмущения в магнитном поле Земли направляют ионы вниз к полюсам Земли, где они сталкиваются с атомами кислорода и азота в земной атмосфере , создавая ослепительные световые шоу.

КВМ могут вызвать сильные геомагнитные бури, которые приводят к впечатляющим полярным сияниям, подобным этому, изображенному на Аляске. (Изображение предоставлено: Noppawat Tom Charoensinphon через Getty Images)

(открывается в новой вкладке)

Инверсия магнитных полюсов

По данным Science Daily (открывается в новой вкладке), только за последние 200 миллионов лет магнитные полюса Земли менялись сотнями раз в процессе, когда север становится югом, а юг становится севером.

По данным НАСА, магнитные полюса переворачиваются примерно каждые 200 000–300 000 лет , хотя с момента последнего переворота прошло более чем в два раза больше времени. Последнее переворот магнитного поля Земли произошло приблизительно 79 лет назад.0000 лет назад, так что мы скорее запоздали с другим. Но не волнуйтесь, магнитные полюса не поменяются за одну ночь, на смену полюсов могут уйти сотни или даже тысячи лет.

Магнитные поля других планет

Земля — не единственная планета в Солнечной системе, обладающая магнитным полем. Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун демонстрируют магнитные поля, намного более сильные, чем у Земли, по данным Университета Юнион , хотя основные механизмы, управляющие этими магнитными полями, еще не полностью поняты.

Не каждой планете повезло иметь защитный магнитный слой. У Марса нет ни достаточного внутреннего тепла, ни жидкой внутренней части, необходимой для создания магнитного поля. Венера, с другой стороны, имеет жидкое ядро, но вращается недостаточно быстро, чтобы создать магнитное поле.

Дополнительные ресурсы

Если вы хотите узнать больше о том, как ученые исследуют внутреннюю часть нашей планеты и близлежащую космическую среду, даже не отрываясь от земли, ознакомьтесь с этими ресурсами (открывается в новой вкладке) Геологической службы США. Узнайте больше о магнитном поле Земли из этого короткого видео от Arbor Scientific (откроется в новой вкладке). Более подробно изучите магнитные и географические полюса в рамках Австралийской антарктической программы (откроется в новой вкладке).

Библиография

Baird, CS (15 ноября 2013 г.). Почему магнитный компас указывает на географический северный полюс? Научные вопросы с неожиданными ответами. Получено 4 июля 2022 г. с сайта www.wtamu.edu/~cbaird/sq/2013/11/15/why-does-a- Magnetic-compass-point-to-the-geographic-north-pole/ (открывается в новом tab)

Buis, A. (3 августа 2021 г.). Магнитосфера Земли: защита нашей планеты от вредной космической энергии – изменение климата: жизненно важные признаки планеты. НАСА. Получено 4 июля 2022 г. с сайта www.climate.nasa.gov/news/3105/earths-magnetosphere-protecting-our-planet-from-harmful-space-energy/ (открывается в новой вкладке)

Есть ли у других планет магнитные поля, как у нашей Земли? Союзный университет. Получено 4 июля 2022 г. с сайта www.uu.edu/dept/physics/scienceguys/2004Sept.cfm (открывается в новой вкладке)

Внутреннее пространство Земли. Национальное географическое общество. Получено 4 июля 2022 г. с сайта www.education.nationalgeographic.org/resource/core (открывается в новой вкладке)

Fox, KC (9 июня 2015 г.). Новый инструмент может отслеживать космическую погоду за 24 часа до достижения Земли. НАСА. Получено 4 июля 2022 г. с сайта www.nasa.gov/feature/goddard/new-tool-could-track-space-weather-24-hours-before-reaching-earth (открывается в новой вкладке)

Магнитный север против географического (истинного) северного полюса. География ГИС. (27 мая 2022 г.). Получено 4 июля 2022 г. с сайта www.gisgeography. com/ Magnetic-north-vs-geographic-true-pole/ (открывается в новой вкладке)

НАСА. (30 ноября 2011 г.). 2012: Инверсия магнитного полюса происходит все (геологическое) время. НАСА. Получено 4 июля 2022 г. с сайта www.nasa.gov/topics/earth/features/2012-poleReversal.html (открывается в новой вкладке)

Odenqald, S. (13 марта 2009 г.). День, когда солнце принесло тьму. НАСА. Получено 4 июля 2022 г. с https://www.nasa.gov/topics/earth/features/sun_darkness.html (открывается в новой вкладке)

РМГ. Экспедиция Джона и Джеймса Кларк Росс по Северо-Западному проходу 1829–1833 гг. Королевские музеи Гринвича. Получено 4 июля 2022 г. с сайта www.rmg.co.uk/stories/topics/john-james-clarke-ross-north-west-passage-expedition-1829-33 (открывается в новой вкладке)

ScienceDaily. (28 декабря 2009 г.). Пока мир вращается: жидкое внешнее ядро Земли медленно «перемешивается» серией волн длиной в десятилетия. ScienceDaily. Получено 4 июля 2022 г. с сайта www.sciencedaily.com/releases/2009/12/091223222743. htm (открывается в новой вкладке)

Сэр Джеймс Кларк Росс. Антарктическая логистика и экспедиции. Получено 4 июля 2022 г. с сайта www.antarctic-logistics.com/2010/08/28/sir-james-clark-ross/ (открывается в новой вкладке)

USGS. Как ядро Земли генерирует магнитное поле? USGS. Получено 4 июля 2022 г. с сайта www.usgs.gov/faqs/how-does-earths-core-generate- Magnetic-field (открывается в новой вкладке)

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Дейзи Добриевич присоединилась к Space.com в феврале 2022 года в качестве справочного автора, ранее работавшего штатным автором в нашем сестринском журнале All About Space. Прежде чем присоединиться к нам, Дейзи прошла редакционную стажировку в журнале BBC Sky at Night Magazine и работала в Национальном космическом центре в Лестере, Великобритания, где ей нравилось знакомить общественность с космической наукой. В 2021 году Дейзи защитила докторскую диссертацию по физиологии растений, а также имеет степень магистра наук об окружающей среде. В настоящее время она проживает в Ноттингеме, Великобритания.0006

Происхождение магнитного поля Земли остается загадкой | Новости Массачусетского технологического института

Микроскопические минералы, извлеченные из древнего обнажения Джек-Хиллз в Западной Австралии, стали предметом интенсивного геологического изучения, поскольку они, кажется, несут следы магнитного поля Земли, существовавшего еще 4,2 миллиарда лет назад. Это почти на 1 миллиард лет раньше, чем считалось ранее, когда возникло магнитное поле, и почти в то время, когда сформировалась сама планета.

Но какой бы интригующей ни была эта история происхождения, команда под руководством Массачусетского технологического института обнаружила доказательства обратного. В статье, опубликованной сегодня в журнале Science Advances , команда исследовала кристаллы того же типа, называемые цирконами, извлеченными из того же обнажения, и пришла к выводу, что цирконы, которые они собрали, ненадежны в качестве регистраторов древних магнитных полей.

Другими словами, до сих пор не выяснено, существовало ли магнитное поле Земли раньше, чем 3,5 миллиарда лет назад.

«Нет надежных свидетельств наличия магнитного поля до 3,5 миллиардов лет назад, и даже если поле существовало, будет очень трудно найти доказательства его существования в цирконах Джек-Хиллз», — говорит Кауэ Борлина, аспирант. в Департаменте наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института (EAPS). «Это важный результат в том смысле, что мы знаем, чего больше не искать».

Борлина является первым автором статьи, в которую также входят профессор EAPS Бенджамин Вайс, главный научный сотрудник Эдуардо Лима и научный сотрудник Массачусетского технологического института Джахандар Рамезан, а также другие представители Кембриджского университета, Гарвардского университета, Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Университет Алабамы и Принстонский университет.

Возбужденное поле

Считается, что магнитное поле Земли играет важную роль в обеспечении обитаемости планеты. Мало того, что магнитное поле задает направление наших стрелок компаса, оно также действует как своего рода щит, отражая солнечный ветер, который в противном случае мог бы разъесть атмосферу.

Ученые знают, что сегодня магнитное поле Земли питается от затвердевания жидкого железного ядра планеты. Охлаждение и кристаллизация ядра взбалтывают окружающее жидкое железо, создавая мощные электрические токи, которые генерируют магнитное поле, простирающееся далеко в космос. Это магнитное поле известно как геодинамо.

Многочисленные доказательства показали, что магнитное поле Земли существовало по крайней мере 3,5 миллиарда лет назад. Однако считается, что ядро планеты начало затвердевать всего 1 миллиард лет назад, а это означает, что магнитное поле должно было управляться каким-то другим механизмом до 1 миллиарда лет назад. Определение того, когда именно сформировалось магнитное поле, может помочь ученым выяснить, что именно его создало.

Борлина говорит, что происхождение магнитного поля Земли может также пролить свет на ранние условия, в которых закрепились первые формы жизни на Земле.

«В первый миллиард лет существования Земли, между 4,4 и 3,5 миллиардами лет, именно тогда зарождалась жизнь, — говорит Борлина. «Имеющееся ли у вас магнитное поле в то время имеет разные последствия для среды, в которой зародилась жизнь на Земле. Это мотивация нашей работы».

«Циркону нельзя доверять»

Ученые традиционно использовали минералы в древних горных породах для определения ориентации и интенсивности магнитного поля Земли в прошлом. По мере формирования и охлаждения породы электроны внутри отдельных зерен могут смещаться в направлении окружающего магнитного поля. Как только камень остывает до определенной температуры, известной как температура Кюри, ориентация электронов, так сказать, фиксируется. Ученые могут определить их возраст и использовать стандартные магнитометры для измерения их ориентации, для оценки силы и ориентации магнитного поля Земли в данный момент времени.

С 2001 года Вайс и его группа изучают намагниченность камней и зерен циркона из Джек-Хиллз, преследуя непростую цель установить, содержат ли они древние записи магнитного поля Земли.

«Цирконы Джек-Хиллз — одни из самых слабомагнитных объектов, изученных в истории палеомагнетизма, — говорит Вайс. «Кроме того, эти цирконы включают самые старые известные земные материалы, а это означает, что существует множество геологических событий, которые могли сбросить их магнитные записи».

В 2015 году отдельная исследовательская группа, которая также приступила к изучению цирконов из Джек-Хиллз, утверждала, что они нашли доказательства наличия магнитного материала в цирконах, возраст которых, по их мнению, составляет 4,2 миллиарда лет — первое свидетельство того, что магнитное поле Земли могло существовать до 3,5 миллиарда лет назад.

Но Борлина отмечает, что команда не подтвердила, действительно ли обнаруженный ими магнитный материал образовался во время или после образования кристалла циркона 4,2 миллиарда лет назад — цель, которую он и его команда поставили перед собой в своей новой работе.

Борлина, Вайс и их коллеги собрали горные породы из того же обнажения Джек-Хиллз и из этих образцов извлекли 3754 зерна циркона, каждое длиной около 150 микрометров, что примерно равно ширине человеческого волоса. Используя стандартные методы датирования, они определили возраст каждого зерна циркона, который колебался от 1 миллиарда до 4,2 миллиарда лет.

Около 250 кристаллов старше 3,5 миллиардов лет. Команда изолировала и сделала изображения этих образцов, ища признаки трещин или вторичных материалов, таких как минералы, которые могли отложиться на кристалле или внутри него после того, как он полностью сформировался, и искала доказательства того, что они были значительно нагреты за последние несколько миллиардов лет. лет с момента их образования. Из этих 250 они идентифицировали только три циркона, которые были относительно свободны от таких примесей и, следовательно, могли содержать подходящие магнитные записи.

Затем команда провела подробные эксперименты с этими тремя цирконами, чтобы определить, какие виды магнитных материалов они могут содержать. В конце концов они определили, что магнитный минерал, называемый магнетитом, присутствовал в двух из трех цирконов. Используя квантовый алмазный магнитометр с высоким разрешением, команда изучила поперечные сечения каждого из двух цирконов, чтобы отобразить расположение магнетита в каждом кристалле.

Они обнаружили магнетит, лежащий вдоль трещин или поврежденных зон в цирконах. Такие трещины, говорит Борлина, являются путями, которые позволяют воде и другим элементам проникать внутрь скалы. Такие трещины могли пропускать вторичный магнетит, осевший в кристалле намного позже, чем при первоначальном образовании циркона. В любом случае, говорит Борлина, доказательства очевидны: эти цирконы нельзя использовать в качестве надежного регистратора магнитного поля Земли.

«Это доказательство того, что мы не можем доверять этим измерениям циркона для записи магнитного поля Земли», — говорит Борлина. «Мы показали, что до 3,5 миллиардов лет назад мы до сих пор не знаем, когда появилось магнитное поле Земли».

«Для меня эти результаты вызывают большие сомнения в способности цирконов Джек-Хиллз точно регистрировать интенсивность палеомагнитного поля до 3,5 миллиардов лет», — говорит Энди Биггин, профессор палеомагнетизма в Ливерпульском университете, который был не участвует в исследовании. «Тем не менее, эти дебаты бушуют, как палеомагнитный эквивалент Brexit, с 2015 года, и я был бы очень удивлен, если бы это было последнее слово по этому вопросу. Практически невозможно доказать отрицательное, и ни методы, ни интерпретации никогда не вызывают сомнений».

Несмотря на эти новые результаты, Вайс подчеркивает, что предыдущие магнитные анализы этих цирконов по-прежнему очень ценны.

«Команда, которая сообщила об оригинальном магнитном исследовании циркона, заслуживает большой похвалы за попытку решить эту чрезвычайно сложную проблему», — говорит Вайс. «В результате всей работы обеих групп мы теперь гораздо лучше понимаем, как изучать магнетизм древних геологических материалов. Теперь мы можем начать применять это знание к другим минеральным зернам и зернам с других планетарных тел».

Это исследование было частично поддержано Национальным научным фондом.

Магнитное поле Земли: обзор

Магнитное поле Земли — явление, которое регулярно влияет на нашу жизнь положительным, полезным, а иногда и невидимым образом. Но как выглядит это магнитное поле? Как это нам помогает? Это важные вопросы, которые мы рассмотрим в этой статье.

Причина возникновения магнитного поля Земли

На самом деле мы не знаем, как возникает магнитное поле Земли! Лучшее объяснение претендента, которое у нас есть, заключается в следующем.

Земля имеет жидкое ядро. Это ядро состоит из двух частей, но в этой статье нас интересует только внешняя часть, представляющая собой расплавленное внешнее ядро, полностью состоящее из железа. Это железо является электрическим проводником, поэтому ток может протекать через внешнее ядро. Считается, что эти электрические токи являются причиной магнитного поля Земли, но подробности пока неизвестны науке.

Описание магнитного поля Земли

Напряженность магнитного поля Земли может быть меньше, чем вы ожидаете. Сила магнитного поля измеряется в Тесла ($\mathrm{T}$), а напряженность магнитного поля Земли находится в диапазоне от 25 до 65 $\mu\mathrm{T}$. Для справки, напряженность магнитного поля стандартного магнита на холодильник составляет около 1 $\mathrm{mT}$. Это примерно в 40 раз сильнее!

Форма магнитного поля Земли может показаться вам знакомой, если вы уже видели магнитное поле стержневого магнита. Подобно стержневому магниту, силовые линии магнитного поля выходят из магнитного северного полюса и изгибаются назад и прямо в магнитный южный полюс, охватывая при этом всю планету.

Магнитное поле, покрывающее всю планету, называется магнитосферой . Магнитосфера невероятно важна для безопасности нашей планеты по одной очень важной причине. В космосе есть много опасных вещей, многие из которых более чем способны добраться до нашей планеты и нанести огромный ущерб как нам, так и окружающей среде. Магнитосфера защищает нас от многих из этих вещей, таких как солнечный ветер, который исходит от Солнца как форма излучения, которое может нанести нам серьезный вред, а также повредить всю электронику на планете. Наша магнитосфера способна отталкивать эти вредные частицы.

Схема магнитного поля Земли

На изображении ниже показано, как выглядит магнитное поле нашей планеты. Он ведет себя почти так же, как обычный стержневой магнит.

Линии магнитного поля Земли, Wikimedia Commons

Важно знать, что Северный полюс Земли на самом деле является южным магнитным полюсом, поэтому на приведенном выше изображении стрелки на силовых линиях магнитного поля расположены в противоположном направлении. направление, к которому вы привыкли!

Знаете ли вы, что полярные сияния вызываются Солнцем? Бури на Солнце разбрасывают заряженные частицы во все уголки космоса, включая нашу планету. Когда эти частицы вступают в контакт с Землей, они сталкиваются с частицами в атмосфере.

Какое отношение это имеет к магнитному полю Земли? Что ж, как только эти заряженные частицы окажутся достаточно близко, магнитное поле притянет их к северному и южному полюсам. По мере того, как они приближаются к Земле, они сталкиваются с атомами в нашей атмосфере, увеличивая энергию этих атомов. Эти атомы теперь нестабильны и будут избавляться от своей энергии, испуская фотоны, которые мы можем видеть как свет: это полярные сияния. Магнитное поле Земли приводит к тому, что полярные сияния видны только вблизи магнитных полюсов Земли.

Пример полярного сияния. Свет, который вы видите, является результатом того, что частицы Солнца перенаправляются к полюсам Земли магнитным полем Земли и сталкиваются с частицами в атмосфере, Wikimedia Commons.

Компасы и магнитное поле Земли

Компас — это один из самых полезных инструментов, который вы можете иметь, когда вам нужно знать, куда вы идете. Компас показывает, где север, юг, восток и запад. Однако, помимо того факта, что он использует магнетизм, чтобы сказать вам, где находятся эти направления, большинство людей точно не знают, как они работают.

Отличительной особенностью магнитов является тот факт, что все они имеют иглу с северным полюсом и южным полюсом. Все северные полюса притягивают южные полюса, а все южные полюса притягивают северные полюса. Металлическая стрелка компаса является магнитом, поэтому на нее влияет магнитное поле Земли. Он всегда будет указывать своим северным концом на южный магнитный полюс Земли.

Это означает, что Северный полюс в том виде, в каком мы его знаем, магнитно говоря, ищет юг или южный полюс!

Стандартный компас. Северный полюс стрелки компаса указывает на южный полюс Земли, который является магнитным Северным полюсом, Wikimedia Commons.

Технически Земля имеет два северных полюса! «Настоящий» или «географический» Северный полюс находится прямо на географической вершине планеты, а магнитный Северный полюс, положение которого постоянно меняется, находится прямо на магнитной вершине магнитного поля Земли. Когда стрелка компаса указывает на север, она указывает на магнитный Северный полюс (который является южным полюсом), а не на географический Северный полюс, который вы видите на картах и глобусах! Эта разница очень важна, если вы находитесь близко к одному из полюсов, так как там будет большая разница в направлении географического и магнитного полюсов.

Связь между магнитами и собственным магнитным полем Земли была впервые обнаружена в 1600 году английским физиком Уильямом Гилбертом. Только в 1840 году Карл Гаусс понял, что источник этого поля исходит из центра Земли.

Переворот магнитного поля Земли

Северный и южный магнитные полюса Земли не останутся на одном и том же месте навсегда. Нам известно, что по прошествии в среднем около 300 000 лет эти магнитные полюса полностью поменяются местами. К счастью, во время смены полюсов магнитосфера никогда полностью не исчезает, так что у нас все еще есть определенная защита от космических опасностей. Однако во время этого события магнитное поле заметно ослабнет. Это может вызвать множество проблем, в том числе и с навигацией.

Земля как большой магнит — основные выводы

Земля представляет собой большой магнит, вероятно, из-за электрических токов, протекающих через внешнее ядро из расплавленного железа внутри планеты.
Электрический ток в Земле генерирует магнитосферу, гигантское магнитное поле, которое окружает всю планету.
Магнитосфера защищает планету от вредных излучений, таких как солнечный ветер.
Магнитные полюса планеты будут меняться в течение длительного периода времени.
Компасы сделаны таким образом, что северный полюс стрелки компаса всегда притягивается к северному магнитному полюсу Земли, пока она находится в магнитном поле Земли. Это делает магнитный Северный полюс ищущим юг или южным полюсом!

геомагнитное поле | Определение, сила и факты

магнитное поле стержневого магнита

Смотреть все СМИ

Ключевые люди:: Стэнли Кейт Ранкорн Эдвард Сабин Иоганн фон Ламонт Бальфур Стюарт Сидней Чепмен

Связанные темы:: магнитосфера полярное странствие геомагнитная буря электроструйный кольцевой ток

Просмотреть весь связанный контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

геомагнитное поле , магнитное поле, связанное с Землей. Он в основном диполярный (т. Е. У него два полюса, геомагнитный северный и южный полюса) на поверхности Земли. Вдали от поверхности диполь искажается.

Понять геомагнитное поле Земли с помощью принципа динамо-эффекта

Посмотреть все видео к этой статье

В 1830-х годах немецкий математик и астроном Карл Фридрих Гаусс изучал магнитное поле Земли и пришел к выводу, что основная дипольная составляющая возникла внутри Земли, а не снаружи. Он продемонстрировал, что дипольная составляющая представляет собой убывающую функцию, обратно пропорциональную квадрату радиуса Земли, вывод, который заставил ученых размышлять о происхождении магнитного поля Земли с точки зрения ферромагнетизма (как в гигантском стержневом магните), различных теорий вращения, и различные теории динамо. Ферромагнетизм и теории вращения, как правило, дискредитированы: ферромагнетизм, потому что точка Кюри (температура, при которой разрушается ферромагнетизм) достигается всего на 20 или около того километров (около 12 миль) под поверхностью, а теории вращения, потому что, по-видимому, не существует фундаментальной связи между массой в движение и связанное с ним магнитное поле. Большинство геомагнетиков занимаются различными теориями динамо, согласно которым источник энергии в ядре Земли вызывает самоподдерживающееся магнитное поле.

Устойчивое магнитное поле Земли создается многими источниками, как над, так и под поверхностью планеты. От ядра наружу к ним относятся геомагнитное динамо, намагниченность земной коры, ионосферное динамо, кольцевой ток, ток магнитопаузы, хвостовой ток, продольные токи и авроральные, или конвективные, электроджеты. Геомагнитное динамо является наиболее важным источником, потому что без поля, которое оно создает, другие источники не существовали бы. Недалеко от поверхности Земли влияние других источников становится таким же или более сильным, чем влияние геомагнитного динамо. В последующем обсуждении рассматривается каждый из этих источников и объясняются соответствующие причины.

Магнитное поле Земли подвержено изменениям во всех временных масштабах. Каждый из основных источников так называемого устойчивого поля претерпевает изменения, вызывающие переходные вариации или возмущения. Основное поле имеет два основных возмущения: квазипериодические инверсии и вековые вариации. Ионосферное динамо возмущается сезонными изменениями и изменениями солнечного цикла, а также солнечными и лунными приливными эффектами. Кольцевой ток реагирует на солнечный ветер (ионизированную атмосферу Солнца, которая расширяется в космос и несет с собой солнечное магнитное поле), усиливаясь при наличии соответствующих условий солнечного ветра. С ростом кольцевого тока связано второе явление — магнитосферная суббуря, наиболее отчетливо проявляющаяся в северном сиянии. Совершенно другой тип магнитного склонения вызывается магнитогидродинамическими (МГД) волнами. Эти волны представляют собой синусоидальные колебания электрического и магнитного полей, связанные с изменениями плотности частиц. Они являются средством передачи информации об изменениях электрических токов как внутри ядра Земли, так и в окружающей ее среде заряженных частиц. Каждый из этих источников вариации также обсуждается отдельно ниже.

Наблюдения за магнитным полем Земли

Представление поля

Электрические и магнитные поля создаются фундаментальным свойством материи — электрическим зарядом. Электрические поля создаются зарядами, покоящимися относительно наблюдателя, тогда как магнитные поля создаются движущимися зарядами. Эти два поля являются различными аспектами электромагнитного поля, силы, которая вызывает взаимодействие электрических зарядов. Электрическое поле Е в любой точке вокруг распределения заряда определяется как сила, приходящаяся на единицу заряда, когда в эту точку помещается положительный пробный заряд. Для точечных зарядов электрическое поле направлено радиально от положительного заряда к отрицательному заряду.

Магнитное поле создается движущимися зарядами, то есть электрическим током. Магнитная индукция B может быть определена аналогично E как пропорциональная силе на единицу силы полюса, когда тестовый магнитный полюс приближается к источнику намагничивания. Однако чаще его определяют уравнением силы Лоренца. Это уравнение утверждает, что сила, ощущаемая зарядом q , движущимся со скоростью v, равна F = q (vx B ).

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

В этом уравнении жирным шрифтом обозначены векторы (количества, которые имеют как величину, так и направление), а нежирным шрифтом обозначены скалярные величины, такие как B , длина вектора B. X обозначает векторное произведение (т. е. вектор под прямым углом к v и B, с длиной 90 287 v 90 288 90 287 B 90 288 sin θ). Тета — это угол между векторами v и B. (B обычно называют магнитным полем, несмотря на то, что это название зарезервировано для величины H, которая также используется в исследованиях магнитных полей.) Для простого линейного тока поле имеет цилиндрическую форму вокруг тока. Направление поля зависит от направления тока, которое определяется как направление движения положительных зарядов. Правило правой руки определяет направление B, утверждая, что оно указывает в направлении пальцев правой руки, когда большой палец указывает в направлении тока.

В Международной системе единиц (СИ) электрическое поле измеряется скоростью изменения потенциала, вольт на метр (В/м). Магнитные поля измеряются в единицах тесла (Тл). Тесла является большой единицей для геофизических наблюдений, и обычно используется меньшая единица, нанотесла (нТл; один нанотесла равен 10 ^-9 тесла). Нанотесла эквивалентна одной гамме, единице, первоначально определенной как 10 ⁻⁵ гаусс, которая является единицей измерения магнитного поля в системе сантиметр-грамм-секунда. И гаусс, и гамма по-прежнему часто используются в литературе по геомагнетизму, хотя они больше не являются стандартными единицами.

Как электрические, так и магнитные поля описываются векторами, которые могут быть представлены в различных системах координат, таких как декартова, полярная и сферическая. В декартовой системе вектор разлагается на три компоненты, соответствующие проекциям вектора на три взаимно ортогональные оси, которые обычно обозначаются как x , y , z . В полярных координатах вектор обычно описывается длиной вектора в x – y , его азимутальный угол в этой плоскости относительно оси x и третья декартова компонента z . В сферических координатах поле описывается длиной вектора полного поля, полярным углом этого вектора от оси z и азимутальным углом проекции вектора на плоскость x – y . В исследованиях магнитного поля Земли широко используются все три системы.

Номенклатура, используемая при изучении геомагнетизма для различных компонент векторного поля, представлена на рисунке. B — вектор магнитного поля, F — величина или длина B. X , Y и Z — три декартовых компонента поля, обычно измеряемые относительно географической системы координат. X — на север, Y — на восток, и, завершая правую систему, Z — вертикально вниз к центру Земли. Величина поля, спроецированная на горизонтальную плоскость, называется H . Эта проекция образует угол D (для склонения) измерен положительно с севера на восток. Угол наклона, I (для наклона), представляет собой угол, который вектор полного поля составляет по отношению к горизонтальной плоскости, и положителен для векторов ниже плоскости. Это дополнение обычного полярного угла сферических координат. (Географический и магнитный север совпадают по «агонической линии».)

Магнитное поле Земли – окна во Вселенную

Основная дипольная форма магнитного поля Земли (внизу) и каплевидная форма магнитосферы, создаваемая солнечным ветром (вверху).
Щелкните по изображению, чтобы открыть его в полном размере.
Окна во Вселенную Оригинальная работа.

Ссылки по теме:

Упражнение: Terrabagga – построй свою собственную планету с помощью магнитного поля!

Интерактивная анимация: Магнитное поле Земли

Северный магнитный полюс Земли интерактивный

Земля имеет магнитное поле. Если бы вы притворились, что Земля гигантский бар магнит внутри него (на самом деле это, конечно, не так), вы бы иметь довольно хорошее представление о приблизительной форме магнитного поля Земли. Магнитное поле Земли слегка наклонено относительно вращения планеты. ось; в настоящее время разница между ними составляет около 11 °. Потому что этой разницы географический северный полюс и северный магнитный полюс на самом деле не находятся в одном и том же месте; то же самое и для южных полюсов. Это означает что компасы не всегда указывают прямо на истинный север.

Хотя ученые не понимают всех деталей, они знают, что движения расплавленных металлов в ядре Земли создают магнитное поле нашей планеты. Движение расплавленного железа и никеля создает электрические и магнитные поля. которые производят магнетизм Земли. Потоки этих расплавленных металлов в земных внешнее ядро не является абсолютно устойчивым с течением времени, поэтому магнитное поле Земли меняется также со временем. Северный и Южный магнитные полюса со временем блуждают; в Северный магнитный полюс переместился примерно на 1100 км (684 мили) в течение 20-го века. Сила магнитного поля Земли также различается; оно уменьшается примерно с 1850 года. На протяжении истории Земли магнитное поле много раз переворачивалось, когда север становился югом, а наоборот!

Магнитное поле Земли простирается на тысячи километров (миль) наружу в пространство. Поле образует гигантский магнитный «пузырь» в пространстве вокруг Земли. Этот магнитный пузырь называется магнитосферой. щиты магнитосферы Земли наша планета от большинства частиц излучение, которое течет к нам от Солнца и другие источники излучения в космосе. Магнитосфера на самом деле не сфера; по форме он больше похож на каплю, с длинным «хвостом», отходящим от Солнце.

Хотя магнитное поле Земли примерно дипольное (как поле стержня магнит) в первом приближении имеет гораздо более сложную форму, чем простой дипольное поле. Неравномерные потоки и распределения расплавленных металлов, которые генерируют поле Земли, из-за чего поле становится довольно «комковатым». Давление солнечный ветер, поток заряженных частиц, исходящий от Солнца, также искажает форму магнитного поля, окружающего Землю.

Названия, данные Северному и Южному магнитным полюсам, потенциально сбивает с толку. Напомним, что противоположные полюса магнитов притягиваются, а одноименные полюса отталкивать друг друга. Если вы возьмете два стержневых магнита и поместите их северные полюса рядом друг с другом они раздвинутся; аналогично для двух южных полюсов. Если вы поместите Северный полюс рядом с Южным полюсом, они сблизятся. Стрелка компаса представляет собой небольшой стержневой магнит с северным и южным полюсами. Северный полюс стрелки компаса указывает на север (примерно). Но Север Полюс одного магнита притягивается к южному полюсу другого магнита. Итак, Земля Северный магнитный полюс на самом деле является южным полюсом магнита!

Несколько других планет и даже несколько лун в нашей Солнечной системе также имеют магнитные поля. У нашей Луны очень слабое магнитное поле, как и у планеты Марс. Поле Меркурия немного сильнее. Планеты-гиганты Юпитер и Сатурн обладают чрезвычайно мощными полями. Уран и Нептун также обладают довольно сильным поля. Мы пока ничего не знаем о Плутоне, но вряд ли он будет иметь сильную поле, если оно вообще есть. Венера не имеет магнитного поля, вероятно потому что он так медленно вращается. Спутник Юпитера Ганимед также имеет магнитное поле. и у нас есть предварительные намеки на то, что некоторые другие луны также могут иметь слабые поля.

Последнее изменение: 23 июня 2010 г., Рэнди Рассел.

Вас также может заинтересовать:

Посетите наш интернет-магазин – минералы, окаменелости, книги, занятия, украшения и предметы домашнего обихода!…подробнее

Сила магнетизма заставляет материал указывать направление магнитные силовые точки. Как показано на диаграмме слева, сила магнетизма показана линиями, которые представляют собой силу. …подробнее

Магнитное поле Земли имеет северный и южный полюса. Магнитное поле Земли простирается на 36 000 миль в космос. Магнитное поле Земли окружено областью, называемой магнитосферой….подробнее

Один из основных видов излучения, излучение частиц, возникает в результате того, что субатомные частицы летят с огромной скоростью. Протоны, космические лучи и альфа- и бета-частицы являются одними из наиболее распространенных типов…подробнее

Излучение бывает двух основных типов: электромагнитное излучение, передаваемое фотонами, и излучение частиц, состоящее из электронов, протонов, альфа-частиц и т. д. вперед. Электромагнитное излучение,…подробнее

Земля является хорошим примером планетарного диполя, силовые линии которого направлены от Южного (магнитного) полюса к Северному (магнитному) полюсу. Планеты также могут демонстрировать признаки квадруполей.

Оставить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ | Энциклопедия Кругосвет

Происхождение магнитного поля.

Составляющие геомагнитного поля.

Структура магнитного поля земной атмосферы.

Солнечный ветер.

Магнитная буря.

Геомагнитные вариации.

Cуточные вариации.

Нерегулярные вариации.

27-дневные вариации.

Сезонные вариации.

11-летние вариации.

Вековые вариации.

Радиационные пояса и космические лучи.

Магнитное поле Земли | Частная школа. 8 класс

МАГНИТНЫЙ ПОЛЮС ЗЕМЛИ

МАГНИТНЫЕ АНОМАЛИИ

МАГНИТНЫЕ БУРИ

Магнитное поле Земли | 8 класс

Содержание

Магнитное поле Земли

Магнитные полюса Земли

Зачем нужно магнитное поле Земле?

Магнитные бури

Магнитное поле других планет

Луна

Планеты-гиганты: Юпитер и Сатурн

Необычные магнитосферы: Уран и Нептун

Меркурий, Венера и Марс

Упражнения

Упражнение №1

Упражнение №2

механизм возникновения, структура, магнитные бури, переполяризация

Поля мировых аномалий

Внешнее магнитное поле

Параметры поля

Природа магнитного поля Земли

Изменения магнитного поля Земли

Геомагнитные координаты (координаты Мак-Илвайна)

История исследований

См. также

Примечания

Строение и характеристики магнитного поля Земли

Плазмосфера

Параметры поля

Магнитный меридиан

Гипотезы о природе магнитного поля Земли

Изменения магнитного поля Земли

Геомагнитные координаты (координаты Мак-Илвайна)

История исследований

См. также

Примечания

Литература

Ссылки

Карты смещения магнитных полюсов Земли за период с 1600 по 1995 год

Прочая информация по теме

Смотреть что такое “Магнитное поле Земли” в других словарях:

Магнитные полюса Земли

В.П. Щербаков рассказал о работах по изучению магнитного поля Земли

Доклад Магнитное поле Земли 8 класс по физике (описание для детей)

Сообщение 2

Картинка к сообщению Магнитное поле Земли

Популярные сегодня темы

Разделы

Магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли: объяснение | Космос

Что вызывает магнитное поле Земли?

Как магнитное поле защищает Землю?

Инверсия магнитных полюсов

Магнитные поля других планет

Дополнительные ресурсы

Библиография

Происхождение магнитного поля Земли остается загадкой | Новости Массачусетского технологического института

Магнитное поле Земли: обзор

Причина возникновения магнитного поля Земли

Описание магнитного поля Земли

Схема магнитного поля Земли

Компасы и магнитное поле Земли

Переворот магнитного поля Земли

Земля как большой магнит — основные выводы