Izvor, značilnosti, funkcijo zemeljskega magnetnega polja

On Zemljino magnetno polje Magnetni učinek ima zemlja in se razprostira od znotraj do sto kilometrov v vesolju. Je zelo podoben tistemu, ki ga proizvaja magnet. To idejo je v sedemnajstem stoletju predlagal angleški znanstvenik William Gilbert, ki je tudi opazil, da magnetnih polov ni mogoče ločiti.

Slika 1 prikazuje črte magnetnega polja. Vedno so zaprti, prečkajo notranjost in nadaljujejo na zunanji strani, kar tvorijo nekakšno pokritost.

Slika 1. Zemljino magnetno polje spominja na magnetno magnetno. Vir: Wikimedia Commons.

Izvor zemeljskega magnetnega polja je še vedno skrivnost. Zunanje jedro iz litega železa ne more sam, ker je temperatura takšna, da uniči magnetni red. Temperaturni prag za to je znan kot Curie temperatura. Zato je za to polje odgovorno veliko maso magnetiziranega materiala.

Zavrženo to hipotezo moramo iskati izvor polja v drugem pojavu: kopensko vrtenje. To povzroči, da se staljeno jedro enakomerno obrne in ustvarja učinek dinamo, v katerem tekočina spontano ustvari magnetno polje.

Verjame se, da je učinek dinamo vzrok magnetizma astronomskih predmetov, na primer sonca. Toda zaenkrat ni znano, zakaj se tekočina lahko obnaša na ta način in kako proizvajajo električni tokovi.

[TOC]

Značilnosti

- Zemeljsko magnetno polje je rezultat treh prispevkov: samo notranje polje, zunanje magnetno polje in magnetno minerale v skorji:

1. Notranje polje: spominja na magnetni dipol (magnet), ki se nahaja v središču zemlje, njegov prispevek pa je približno 90%. V času se zelo počasi razlikuje.
2. Zunanje polje: prihaja iz sončne aktivnosti v plasteh atmosfere. Ne spominja na dipolo in predstavlja številne različice: dnevne, letne, magnetne nevihte in še več.
3. Magnetne kamnine v Zemljini skorji, ki ustvarjajo tudi svoje polje.

- Magnetno polje je polarizirano, ki predstavlja severni in južni polu, tako kot magnet.

- Kot privlačijo nasprotni poli, igla s kompasom, ki je njen severni pol, vedno kaže na bližino geografskega severa, kjer je južni pol zemeljskega magneta.

- Smer magnetnega polja je predstavljena v obliki zaprtih črt, ki zapuščajo magnetni jug (severni pol magneta) in vstopijo na magnetni sever (južni pol magneta).

Vam lahko služi: volumetrični tok

- Na magnetnem severu in na magnetnem jugu je tudi polje pravokotno na zemeljsko površino, v Ekvadorju. (Glej sliko 1)

- Intenzivnost polja je v poljah veliko večja kot v Ekvadorju.

- Os zemeljskega dipola (slika 1) in rotacijske os nista poravnana. Med njimi je premik 11,2 °.

Geomagnetni elementi

Ker je magnetno polje vektor, kartezijanski sistem XYZ koordinira z izvorom ali pomaga vzpostaviti svoj položaj.

Slika 2. Geomagnetni elementi. Vir: f. Zapata.

Skupna intenzivnost magnetnega polja ali indukcije je B in njegove projekcije ali komponente so: H vodoravno in z navpično. So povezani z:

-D, kota magnetnega upada, ki se tvori med H in geografskim severom (x -osi), pozitiven proti vzhodu in negativen proti zahodu.

-Jaz, kot magnetni naklon, med B in h, pozitivno, če B je pod vodoravnim.

Igla kompasa bo usmerjena v smeri H, vodoravno komponento polja. Letalo, določeno z B in h se imenuje magnetni poldnevnik, medtem ko je ZX geografski poldnevnik.

Vektor magnetnega polja je v celoti določen, če so znane tri od naslednjih količin, ki se imenujejo geomagnetni elementi: B, H, d, i, x, y, z.

Delovanje

Tu je nekaj najpomembnejših funkcij magnetnega polja Zemlje:

-Človeška bitja ga že sto let uporabljajo za orientacijo kompasa.

-Izvaja zaščitno funkcijo planeta, tako da ga ovije in preusmeri nabito delce, ki jih sonce neprekinjeno vzhaja.

-Čeprav je magnetno polje Zemlje (30 - 60 mikro tesla) šibko v primerjavi s tistimi iz laboratorija, je dovolj intenzivno, da ga nekatere živali uporabljajo za orientacijo. To počnejo selitvene ptice, messenger golobi, kiti in nekatere ribje šole.

-Magnetometrija ali merjenje magnetnega polja se uporablja za iskanje mineralnih virov.

Severne in južne luči

Znane so kot luči severa ali juga. Pojavijo se v širinah v bližini drogov, kjer je magnetno polje skoraj pravokotno na zemeljsko površino in veliko bolj intenzivno kot v Ekvadorju.

Slika 3. Boreal Aurora na Aljaski. Vir: Wikimedia Commons.

Izvor imajo v velikem številu naloženih delcev, ki jih sonce nenehno pošilja. Tisti, ki so ujeti s poljem, običajno odstopajo proti drogom, zaradi največje intenzivnosti. Tam izkoristijo priložnost za ionizacijo vzdušja in se v procesu oddaja vidna svetloba.

Vam lahko služi: Newtonov prvi zakon: formule, poskusi in vaje

Severne luči so vidne na Aljaski, Kanadi in severni Evropi zaradi bližine magnetnega pola. Toda zaradi svoje selitve je mogoče, da sčasoma postanejo bolj vidni severni Rusiji.

Čeprav se za zdaj ne zdi tako, saj Aurore ne sledijo natančno na magnetni severni sever.

Magnetni upad in navigacija

Za navigacijo, zlasti na zelo dolgih potovanjih, je izredno pomembno poznati magnetni upad, da bi izvedli potreben popravek in poiskali pravi sever.

To dosežemo z zemljevidi, ki kažejo na črte enakega upada (izogoni), saj se upad močno razlikuje glede na geografsko lokacijo. To je zato, ker magnetno polje neprekinjeno doživlja lokalne različice.

Velika števila, ki so videti pobarvane na pristajalnih tirih.

Severne vrste

Kljub temu, da se zdi, da se zdi, obstaja več vrst severa, opredeljene z nekaterimi določenimi merili. Tako lahko najdemo:

Magnetni sever, To je točka zemlje, kjer je magnetno polje pravokotno na površino. Tam kaže kompas in mimogrede, z magnetnim jugom ni antipodalni (diametralno nasproten).

Geomagnetni sever, To je kraj, kjer se na površini pojavi os magnetnega dipola (glej sliko 1). Ker je zemeljsko magnetno polje nekoliko bolj zapleteno kot Dipolo polje, se ta točka ne ujema ravno na magnetni sever.

Geografski sever, Tam gre osi kopenske rotacije.

North Lambert ali omrežje, To je točka, ko se zemljevidi zbližajo. Ne ustreza ravno geografskemu ali pravemu severu, saj je sferična površina zemlje izkrivljena, ko je projicirana na ravnini.

Slika 4. Različni Nortes in njegova lokacija. Vir: Wikimedia Commons. Cavit [cc do 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by/4.0)]

Naložba na magnetno polje

Obstaja neprijetno dejstvo: magnetni drogovi lahko v nekaj tisoč letih spremenijo položaj in se trenutno dogaja. Pravzaprav je znano, da je minilo že približno 171 -krat, v zadnjih 17 milijoni let.

Dokazi najdemo v skalah, ki izhajajo iz razpoke sredi Atlantskega oceana. Ko se pojavi, se skala ohladi in utrdi, s čimer je zaenkrat postavila smer kopenske magnetizacije, ki je ohranjena.

Toda zaenkrat ni zadovoljive razlage, zakaj se to zgodi, niti od kod energija, ki je potrebna za vlaganje polja.

Kot je bilo že prej, se magnetni sever trenutno hitro premika proti Sibiriji in tudi jug se premika, čeprav počasneje počasneje.

Lahko vam služi: povprečna kotna hitrost: definicija in formule, rešene vaje

Nekateri strokovnjaki verjamejo, da je to posledica hitrega tekočega pretoka železa, tik pod Kanado, kar oslabi na terenu. Lahko gre tudi za začetke magnetne naložbe. Zadnji, ki se je zgodil pred 700.000 let.

Mogoče je, da dinamo, ki povzroča zemeljski magnetizem, nekaj časa izide, bodisi spontano bodisi z nekaterimi zunanjimi posegi, na primer pristop kometa, čeprav slednji nima dokazov.

Ko se dinamo znova zažene, so magnetni drogovi spremenili mesta. Lahko pa se zgodi tudi, da naložba ni popolna, ampak začasna variacija osi Dipolo, ki se bo končno vrnila v prvotni položaj.

Poskus

Izvede se s tuljavami Helmholtz: dve enaki in koncentrični krožni tuljavi, skozi katere prehaja enaka intenzivnost toka. Magnetno polje tuljav je v interakciji s tekom Zemlje, kar povzroča nastalo magnetno polje.

Slika 5. Eksperimentirajte za določitev vrednosti zemeljskega magnetnega polja. Vir: f. Zapata.

Znotraj tuljav je ustvarjeno približno enakomerno magnetno polje, katerega velikost je:

-N je število obratov tuljav

-I je intenzivnost toka

-μ_tudi Je magnetna prepustnost vakuuma

-R je polmer tuljav

Postopek

-S kompasom, nameščenim na osni osi tuljav, določite smer zemeljskega magnetnega polja B_T.

-Vzhodno osi tuljav, ki naj bi bila pravokotna na B_T. Na ta način polje B_H ustvarjen takoj, ko bo tok prenehal, bo pravokotno na B_T. V tem primeru:

Slika 6. Nastalo polje je tisto, kar bo označilo igo kompasa. Vir: f. Zapata.

-B_H Je sorazmerna s tokom, ki se prenaša skozi tuljave, tako da B_H = k.Yo, kje k To je konstanta, ki je odvisna od geometrije teh tuljav: radia in števila zavojev. Pri merjenju toka lahko imate vrednost B_H. Tako da:

B_H = k.I = b_T. TG θ

Zato:

-Takoj, ko se skozi tuljave prenese tok, kompas igla odstopa. Merjenje odstopanja je vrednost θ.

-Skozi tuljave se prenašajo različne intenzivnosti in zabeležijo se pari (Yo, TG θ).

-Graf je narejen Yo VS. TG θ. Ker je enota linearna, se pričakuje črta, katere naklon m je:

M = b_T /k

-Končno se od nastavitve črte z minimalnimi kvadratki ali z vizualno prilagoditvijo določi vrednost B_T.

Reference

1. Zemeljsko magnetno polje. Obnovi se od: splet.Ua.je
2. Magneto-hidrodinamična skupina Univerze v Navarri. Dynamo učinek: zgodovina. Okrevano od: fizike.en v.je.
3. Kirkpatrick, l. 2007. Fizika: pogled na svet. 6. skrajšana izdaja. Cengage učenje.
4. Lonec. Zemljino magnetno polje in njegove spremembe v času. Obnovljeno od: slika.GSFC.lonec.Gov.
5. Natgeo. Zemeljski magnetni severni pol se premika. Okrevano od: NNESPANOL.com.
6. Znanstveni ameriški. Zemlja ima več kot en severni pol. Okreval od: znanstveni ameriški.com.
7. Wikipedija. Geomagnetni drog. Okrevano od: v.Wikipedija.org.