Къде се намира земното магнитно поле. Как възниква земното магнитно поле? Влиянието на магнитното поле - опити

Според съвременните концепции тя се е формирала преди около 4,5 милиарда години и от този момент нашата планета е заобиколена от магнитно поле. Всичко на Земята, включително хора, животни и растения, е засегнато от него.

Магнитното поле се простира до височина от около 100 000 km (фиг. 1). Той отклонява или улавя частици от слънчевия вятър, които са вредни за всички живи организми. Тези заредени частици образуват радиационния пояс на Земята и цялата област от околоземното пространство, в която се намират, се нарича магнитосфера(фиг. 2). От страната на Земята, осветена от Слънцето, магнитосферата е ограничена от сферична повърхност с радиус приблизително 10-15 земни радиуса, а от противоположната страна е удължена като опашка на комета на разстояние до няколко хиляди Земни радиуси, образуващи геомагнитна опашка. Магнитосферата е отделена от междупланетното поле с преходна област.

Магнитните полюси на Земята

Оста на земния магнит е наклонена спрямо оста на въртене на земята с 12°. Намира се на около 400 км от центъра на Земята. Точките, в които тази ос пресича повърхността на планетата, са магнитни полюси.Магнитните полюси на Земята не съвпадат с истинските географски полюси. В момента координатите на магнитните полюси са както следва: север - 77 ° с.ш. и 102° W; южен - (65 ° S и 139 ° E).

Ориз. 1. Структурата на магнитното поле на Земята

Ориз. 2. Структура на магнитосферата

Силовите линии, които преминават от единия магнитен полюс към другия, се наричат магнитни меридиани. Между магнитния и географския меридиан се образува ъгъл, наречен магнитна деклинация. Всяко място на Земята има свой собствен ъгъл на деклинация. В района на Москва ъгълът на деклинация е 7 ° на изток, а в Якутск - около 17 ° на запад. Това означава, че северният край на иглата на компаса в Москва се отклонява с Т вдясно от географския меридиан, минаващ през Москва, а в Якутск - с 17 ° вляво от съответния меридиан.

Свободно окачена магнитна игла е разположена хоризонтално само на линията на магнитния екватор, който не съвпада с географския. Ако се движите на север от магнитния екватор, тогава северният край на стрелката постепенно ще падне. Ъгълът, образуван от магнитна стрелка и хоризонтална равнина, се нарича магнитен наклон. На северния и южния магнитен полюс магнитното наклонение е най-голямо. Той е равен на 90°. На Северния магнитен полюс свободно окачена магнитна игла ще бъде монтирана вертикално със северния край надолу, а на Южния магнитен полюс южният й край ще се спусне надолу. Така магнитната стрелка показва посоката на линиите на магнитното поле над земната повърхност.

С течение на времето положението на магнитните полюси спрямо земната повърхност се променя.

Магнитният полюс е открит от изследователя Джеймс С. Рос през 1831 г., на стотици километри от сегашното му местоположение. Средно се движи по 15 км годишно. AT последните годинискоростта на движение на магнитните полюси се е увеличила драстично. Например Северният магнитен полюс в момента се движи със скорост около 40 км годишно.

Обръщането на магнитните полюси на Земята се нарича инверсия на магнитното поле.

През цялата геоложка история на нашата планета земното магнитно поле е сменяло полярността си повече от 100 пъти.

Магнитното поле се характеризира с интензитет. На някои места на Земята линиите на магнитното поле се отклоняват от нормалното поле, образувайки аномалии. Например в района на Курската магнитна аномалия (KMA) напрегнатостта на полето е четири пъти по-висока от нормалната.

В магнитното поле на Земята има денонощни промени. Причината за тези промени в магнитното поле на Земята са електрическите токове, протичащи в атмосферата на голяма надморска височина. Те се причиняват от слънчева радиация. Под действието на слънчевия вятър магнитното поле на Земята се изкривява и придобива "опашка" в посока от Слънцето, която се простира на стотици хиляди километри. Основната причина за появата на слънчевия вятър, както вече знаем, са грандиозните изхвърляния на материя от короната на Слънцето. Когато се придвижват към Земята, те се превръщат в магнитни облаци и водят до силни, понякога екстремни смущения на Земята. Особено силни смущения на магнитното поле на Земята - магнитни бури. Някои магнитни бури започват неочаквано и почти едновременно по цялата земя, докато други се развиват постепенно. Те могат да продължат часове или дори дни. Често магнитните бури възникват 1-2 дни след слънчево изригване поради преминаването на Земята през поток от частици, изхвърлени от Слънцето. Въз основа на времето на забавяне скоростта на такъв корпускуларен поток се оценява на няколко милиона km/h.

При силни магнитни бури се нарушава нормалната работа на телеграфа, телефона и радиото.

Магнитните бури често се наблюдават на ширина 66-67° (в зоната на полярното сияние) и възникват едновременно с полярните сияния.

Структурата на магнитното поле на Земята варира в зависимост от географската ширина на района. Пропускливостта на магнитното поле се увеличава към полюсите. Над полярните региони линиите на магнитното поле са повече или по-малко перпендикулярни на земната повърхност и имат фуниевидна конфигурация. Чрез тях част от слънчевия вятър от дневната страна прониква в магнитосферата, а след това в горните слоеве на атмосферата. Частиците от опашката на магнитосферата също се втурват тук по време на магнитни бури, достигайки границите на горната атмосфера на високи географски ширини на северното и южното полукълбо. Именно тези заредени частици причиняват полярните сияния тук.

И така, магнитните бури и ежедневните промени в магнитното поле се обясняват, както вече разбрахме, със слънчевата радиация. Но коя е основната причина, която създава постоянния магнетизъм на Земята? Теоретично беше възможно да се докаже, че 99% от магнитното поле на Земята се причинява от източници, скрити вътре в планетата. Основното магнитно поле се дължи на източници, разположени в дълбините на Земята. Те могат грубо да се разделят на две групи. Повечето от тях са свързани с процеси в земното ядро, където в резултат на непрекъснати и закономерни движения на електропроводимото вещество се създава система от електрически токове. Другото е свързано с факта, че скалите на земната кора, намагнетизирани от основното електрическо поле (полето на ядрото), създават собствено магнитно поле, което се добавя към магнитното поле на ядрото.

Освен магнитното поле около Земята съществуват и други полета: а) гравитационно; б) електрически; в) топлинна.

Гравитационно полеЗемята се нарича гравитационно поле. Тя е насочена по отвес, перпендикулярен на повърхността на геоида. Ако Земята имаше елипсоид на въртене и масите бяха равномерно разпределени в него, тогава тя щеше да има нормално гравитационно поле. Разликата между интензитета на реалното гравитационно поле и теоретичното е аномалията на гравитацията. Различен материален състав, плътност скалипричиняват тези аномалии. Но са възможни и други причини. Те могат да се обяснят със следния процес - равновесие на твърдата и относително лека земна кора върху по-тежката горна мантия, където се изравнява налягането на горните слоеве. Тези течения причиняват тектонични деформации, движението на литосферните плочи и по този начин създават макрорелефа на Земята. Гравитацията поддържа атмосферата, хидросферата, хората, животните на Земята. Силата на гравитацията трябва да се вземе предвид при изучаване на процесите в географска обвивка. Терминът " геотропизъм” наречени растежни движения на растителни органи, които под въздействието на силата на гравитацията винаги осигуряват вертикална посока на растеж на първичния корен, перпендикулярна на повърхността на Земята. Гравитационната биология използва растенията като експериментални обекти.

Ако не се вземе предвид гравитацията, е невъзможно да се изчислят първоначалните данни за изстрелване на ракети и Космически кораби, правят гравиметрични изследвания на рудни полезни изкопаеми и накрая е невъзможно по-нататъчно развитиеастрономия, физика и други науки.

За да разберете концепцията за магнитно поле, трябва да свържете въображението. Земята е магнит с два полюса. Разбира се, размерът на този магнит е много различен от познатите на хората червено-сини магнити, но същността остава същата. Линиите на магнитното поле излизат от юг и отиват в земята на северния магнитен полюс. Тези невидими линии, сякаш обгръщащи планетата с черупка, образуват магнитосферата на Земята.

Магнитните полюси са разположени относително близо до географските полюси. Периодично магнитните полюси сменят местоположението си - всяка година се преместват на 15 километра.

Този "щит" на Земята е създаден вътре в планетата. Външното метално течно ядро ​​генерира електрически ток поради движението на метала. Тези токове генерират линии на магнитно поле.

Защо ви е необходима магнитна черупка? Той задържа частиците на йоносферата, които от своя страна поддържат атмосферата. Както знаете, слоевете на атмосферата защитават планетата от смъртоносната космическа ултравиолетова радиация. Самата магнитосфера също предпазва Земята от радиация, като отблъсква слънчевия вятър, който я носи. Ако Земята нямаше "магнитен щит", нямаше да има атмосфера и животът на планетата нямаше да възникне.

Значението на магнитното поле в магията

Езотериците отдавна се интересуват от земната магнитосфера, вярвайки, че тя може да се използва в магия. Отдавна е известно, че магнитното поле влияе магически способностичовек: колкото по-силно е влиянието на полето, толкова по-слаба е способността. Някои практикуващи използват тази информация, като влияят на враговете си с магнити, които също намаляват силата на магьосничеството.

Човек може да усети магнитно поле. Все още не е ясно как и чрез какви органи става това. Въпреки това, някои магьосници, които изучават човешките способности, смятат, че това може да се използва. Например, мнозина вярват, че е възможно да прехвърляте мисли и енергия един към друг чрез свързване към потоци.

Също така, практикуващите вярват, че магнитното поле на земята влияе върху човешката аура, което я прави повече или по-малко видима за ясновидците. Ако изучавате тази функция по-подробно, можете да се научите да скривате аурата си от любопитни очи, като по този начин укрепвате собствената си защита.

Магическите лечители често използват обикновени магнити за лечение. Това се нарича магнитотерапия. Въпреки това, ако е възможно да се лекуват хора с обикновени магнити, тогава гигантската магнитосфера на Земята може да даде още по-големи резултати в лечението. Може би вече има практикуващи, които са се научили да използват общото магнитно поле за такива цели.

Друга посока, в която се използва магнетичната сила, е търсенето на хора. Чрез регулиране на магнитни устройства, практикуващият може да ги използва, за да намери мястото, където се намира този или онзи човек, без да прибягва до други измервания.

Биоенергетиците също активно използват магнитните вълни за свои цели. С негова помощ те могат да почистят човек от щети и заселници, както и да почистят неговата аура и карма. Чрез укрепване или отслабване на магнитните вълни, които свързват всички хора на планетата, можете да правите любовни магии и ревери.

Чрез въздействие върху магнитните потоци е възможно да се контролират енергийните потоци в човешкото тяло. Така че някои практики могат да повлияят на психиката и мозъчната дейност на човек, да вдъхновят мисли и да се превърнат в енергийни вампири.

Въпреки това, най-важната област на магията, в чието развитие ще помогне разбирането на силата, присъща на магнитното поле, е левитацията. Способността да летят и да движат предмети във въздуха отдавна вълнуват умовете на мечтателите, но практикуващите смятат подобни умения за доста вероятни. Правилното обръщение към природните сили, познаването на езотеричната страна на геомагнитните полета и достатъчното количество сили могат да помогнат на магьосниците да се движат напълно във въздуха.

Електромагнитното поле на Земята също има едно любопитно свойство. Много магьосници приемат, че това е и информационното поле на Земята, от което можете да извлечете цялата информация, която ви е необходима, за да практикувате.

Магнитотерапия

Особено интересен метод за използване на силата на магнитните полета в езотериката е магнитотерапията. Най-често такова лечение се случва поради конвенционални магнити или магнитни устройства. С тяхна помощ магьосниците лекуват хората както от болести на физическото тяло, така и от различни магически негативи. Такова лечение се счита за изключително ефективно, тъй като показва положителен резултат дори в напреднали случаи на разрушителното действие на черната магия.

Най-често срещаният метод за лечение с магнит е свързан с смущението на енергийните полета в момента на сблъсъка на едноименните магнитни полюси. Такова просто въздействие на магнитните вълни на биополето кара енергията на човека да се разклати рязко и да започне активно да развива „имунитет“: буквално разкъсва и изтласква магическата негативност. Същото важи и за заболяванията на тялото и психиката, както и за кармичната негативност: силата на магнита може да помогне за очистване на душата и тялото от всякакви замърсявания. Магнитът по своето действие е подобен на енергетиката на вътрешните сили.

Само няколко практикуващи са в състояние да използват силите на огромното земно информационно поле. Ако се научите да работите правилно с енергийно-информационното поле, можете да постигнете невероятни резултати. Малките магнити са изключително ефективни в езотеричните практики, а силата на целия земен магнит ще даде много по-големи възможности за контролиране на силите.

Текущо състояние на магнитното поле

Осъзнавайки значението на геомагнитното поле, човек не може да не се ужаси, когато разбере, че то постепенно изчезва. През последните 160 години силата му намалява и то с ужасяващо бързи темпове. Досега човек практически не усеща влиянието на този процес, но моментът, в който започват проблемите, се приближава всяка година.

Южноатлантическата аномалия е името, дадено на огромна площ от земната повърхност в южното полукълбо, където днес геомагнитното поле отслабва най-забележимо. Никой не знае какво е причинило тази промяна. Предполага се, че още през 22 век ще има друг глобална промянамагнитни полюси. До какво ще доведе това може да се разбере, като се проучи информацията за стойността на полето.

Геомагнитният фон днес отслабва неравномерно. Ако като цяло на повърхността на Земята той е паднал с 1-2%, то на мястото на аномалията - с 10%. Едновременно с намаляването на напрегнатостта на полето, озонов слойкоето причинява озонови дупки.

Учените все още не знаят как да спрат този процес и смятат, че с намаляването на полето Земята постепенно ще умре. Някои магьосници обаче вярват, че в периода на спад на магнитното поле магическите способности на хората непрекъснато нарастват. Благодарение на това, докато полето почти напълно изчезне, хората ще могат да контролират всички природни сили, като по този начин ще спасят живота на планетата.

Много повече магове са сигурни, че поради отслабването на геомагнитния фон, природни бедствияи дълбоки промени в живота на хората. Напрегнатата политическа обстановка, промените в общите настроения на човечеството и нарастващия брой случаи на заболяването свързват с този процес.

• Магнитните полюси сменят местата си приблизително веднъж на всеки 2,5 века. Северът отива на мястото на юга и обратно. Никой не знае причините за произхода на това явление и как подобни движения влияят на планетата също не е известно.
• Поради образуването на магнитни течения вътре в земното кълбо има земетресения. Теченията причиняват движението на тектоничните плочи, което причинява земетресения с високи резултати.
• Магнитното поле е това, което причинява северното сияние.
• Хората и животните живеят под постоянното влияние на магнитосферата. При хората това обикновено се изразява в реакциите на тялото към магнитни бури. Животните, от друга страна, под въздействието на електромагнитния поток намират правилния път - например птиците по време на миграция се насочват точно по него. Освен това костенурките и другите животни усещат къде се намират, благодарение на този феномен.
• Някои учени смятат, че животът на Марс е невъзможен именно поради липсата на магнитно поле. Тази планета е доста подходяща за живот, но не е в състояние да отблъсне радиацията, която унищожава в зародиш целия живот, който би могъл да съществува на нея.
• Магнитните бури, причинени от слънчеви изригвания, засягат хората и електрониката. Силата на магнитосферата на Земята не е достатъчно силна, за да издържи напълно изригванията, така че 10-20% от енергията на изригванията се усеща на нашата планета.
• Въпреки факта, че феноменът на обръщане на магнитните полюси е малко проучен, известно е, че в периода на промяна на конфигурацията на полюсите Земята е по-податлива на излагане на радиация. Някои учени смятат, че през един от тези периоди динозаврите са изчезнали.
• Историята на развитието на биосферата съвпада с развитието на електромагнетизма на Земята.

За всеки човек е важно да има поне основна информация за геомагнитното поле на Земята. И за тези, които практикуват магия, още повече си струва да обърнат внимание на тези данни. Може би скоро практикуващите ще могат да научат нови методи за използване на тези сили в езотеризма, като по този начин увеличат силата си и дадат на света нова важна информация.

Съдържанието на статията

МАГНИТНОТО ПОЛЕ НА ЗЕМЯТА.Повечето планети слънчева системаимат магнитни полета в различна степен. По намаляващ диполен магнитен момент на първо място са Юпитер и Сатурн, следвани от Земята, Меркурий и Марс, като спрямо магнитния момент на Земята стойността на моментите им е 20 000, 500, 1, 3/5000 3/ 10 000. Диполният магнитен момент на Земята през 1970 г. е 7,98·10 25 G/cm 3 (или 8,3·10 22 A.m 2), като през десетилетието намалява с 0,04·10 25 G/cm 3 . Средната напрегнатост на полето на повърхността е около 0,5 Oe (5 10 -5 T). Формата на основното магнитно поле на Земята до разстояния по-малки от три радиуса е близка до полето на еквивалентен магнитен дипол. Центърът му е изместен спрямо центъра на Земята по посока на 18° с.ш. и 147,8° и.д. д. Оста на този дипол е наклонена към оста на въртене на Земята с 11,5 °. Под същия ъгъл геомагнитните полюси са отделени от съответните географски полюси. В същото време южният геомагнитен полюс се намира в северното полукълбо. В момента се намира близо до географския северен полюс на Земята в Северна Гренландия. Координатите му са j = 78,6 + 0,04° T NL, l = 70,1 + 0,07° T W, където T е броят на десетилетията от 1970 г. На северния магнитен полюс j = 75° S, l = 120,4°и.д (в Антарктида). Реалните линии на магнитното поле на магнитното поле на Земята са средно близки до силовите линии на този дипол, като се различават от тях по локални неравности, свързани с наличието на намагнетизирани скали в кората. В резултат на вековни вариации геомагнитният полюс прецесира спрямо географския полюс с период от около 1200 години. На големи разстояния магнитното поле на Земята е асиметрично. Под въздействието на плазмения поток (слънчев вятър), излъчван от Слънцето, магнитното поле на Земята се изкривява и придобива "опашка" в посока от Слънцето, която се простира на стотици хиляди километри, излизайки извън орбитата на Луна.

Специален раздел от геофизиката, който изучава произхода и природата на магнитното поле на Земята, се нарича геомагнетизъм. Геомагнетизмът разглежда проблемите на възникването и еволюцията на основния, постоянен компонент геомагнитно поле, природата на променливата компонента (около 1% от основното поле), както и структурата на магнитосферата - най-горните магнетизирани плазмени слоеве на земната атмосфера, взаимодействащи със слънчевия вятър и защита на Земята от космическата проникваща радиация. Важна задача е да се изследват закономерностите на вариациите на геомагнитното поле, тъй като те са причинени от външни влияния, свързани предимно със слънчевата активност. .

Произход на магнитното поле.

Наблюдаваните свойства на магнитното поле на Земята са в съответствие с концепцията за неговия произход, дължащ се на механизма на хидромагнитното динамо. В този процес първоначалното магнитно поле се засилва в резултат на движения (обикновено конвективни или турбулентни) на електропроводима материя в течното ядро ​​на планетата или в плазмата на звездата. При температура на вещество от няколко хиляди K неговата проводимост е достатъчно висока, така че конвективните движения, възникващи дори в слабо магнетизирана среда, могат да възбудят променящи се електрически токове, които в съответствие със законите на електромагнитната индукция могат да създадат нови магнитни полета. Затихването на тези полета или създава топлинна енергия (според закона на Джаул) или води до появата на нови магнитни полета. В зависимост от естеството на движенията, тези полета могат или да отслабят, или да засилят първоначалните полета. За укрепване на полето е достатъчна известна асиметрия на движенията. По този начин, необходимо условиехидромагнитно динамо е самото наличие на движения в проводяща среда, а достатъчно - наличието на определена асиметрия (спиралност) на вътрешните потоци на средата. Когато тези условия са изпълнени, процесът на усилване продължава, докато топлинните загуби на Джаул, които нарастват с увеличаване на силата на тока, балансират притока на енергия, дължащ се на хидродинамични движения.

Динамо ефект - самовъзбуждане и поддържане на магнитни полета в стационарно състояние поради движението на проводяща течност или газова плазма. Неговият механизъм е подобен на генерирането на електрически ток и магнитно поле в самовъзбуждащо се динамо. Ефектът на динамо е свързан с произхода на собствените магнитни полета на Слънцето на Земята и планетите, както и техните локални полета, например полетата на петна и активни области.

Компоненти на геомагнитното поле.

Собственото магнитно поле на Земята (геомагнитно поле) може да бъде разделено на следните три основни части.

1. Основното магнитно поле на Земята, което изпитва бавни промени във времето (векови вариации) с периоди от 10 до 10 000 години, концентрирани в интервали от 10–20, 60–100, 600–1200 и 8000 години. Последното е свързано с промяна на диполния магнитен момент с фактор 1,5–2.

2. Световни аномалии - отклонения от еквивалентния дипол до 20% от интензитета на отделни зони с характерни размери до 10 000 км. Тези аномални полета изпитват вековни вариации, водещи до промени във времето в продължение на много години и векове. Примери за аномалии: бразилска, канадска, сибирска, курска. В хода на вековните вариации световните аномалии се изместват, разпадат се и се появяват отново. При ниски географски ширини има западно отклонение на дължината със скорост от 0,2° годишно.

3. Магнитни полеталокални зони на външни обвивки с дължина от няколко до стотици километри. Те се дължат на намагнитването на скалите в горния слой на Земята, които изграждат земната кора и се намират близо до повърхността. Една от най-мощните е Курската магнитна аномалия.

4. Променливото магнитно поле на Земята (наричано още външно) се определя от източници под формата на токови системи, разположени извън земната повърхност и в нейната атмосфера. Основните източници на такива полета и техните изменения са корпускулярните потоци от магнетизирана плазма, идващи от Слънцето заедно със слънчевия вятър и формиращи структурата и формата на земната магнитосфера.

Структурата на магнитното поле на земната атмосфера.

Магнитното поле на Земята се влияе от потока на магнетизирана слънчева плазма. В резултат на взаимодействие с полето на Земята се образува външната граница на околоземното магнитно поле, наречена магнитопауза. Той ограничава земната магнитосфера. Поради въздействието на слънчевите корпускулярни потоци размерът и формата на магнитосферата непрекъснато се променят и възниква променливо магнитно поле, което се определя от външни източници. Променливостта му дължи произхода си на текущите системи, развиващи се на различни височини от долните слоеве на йоносферата до магнитопаузата. Промените в магнитното поле на Земята във времето, причинени от различни причини, се наричат ​​геомагнитни вариации, които се различават както по продължителност, така и по локализация на Земята и в нейната атмосфера.

Магнитосферата е област от околоземното пространство, контролирана от магнитното поле на Земята. Магнитосферата се образува в резултат на взаимодействието на слънчевия вятър с плазмата на горните слоеве на атмосферата и магнитното поле на Земята. Формата на магнитосферата е кухина и дълга опашка, които повтарят формата на линиите на магнитното поле. Подслънчевата точка е средно на разстояние от 10 радиуса на Земята, а опашката на магнита се простира отвъд орбитата на Луната. Топологията на магнитосферата се определя от областите на проникване на слънчевата плазма в магнитосферата и от характера на текущите системи.

Образува се опашката на магнитосферата силовите линии на магнитното поле на Земята, излизащи от полярните региони и удължени под действието на слънчевия вятър на стотици земни радиуси от Слънцето до нощната страна на Земята. В резултат на това плазмата на слънчевия вятър и слънчевите корпускулярни потоци, така да се каже, текат около магнитосферата на Земята, придавайки й особена форма на опашка. В опашката на магнита, на големи разстояния от Земята, интензитетът на земното магнитно поле, а оттам и техните защитни свойства, са отслабени и някои частици от слънчевата плазма могат да проникнат и да попаднат в земната магнитосфера и магнитните капани на радиационни пояси. Прониквайки в горната част на магнитосферата в областта на овалните сияния под въздействието на променящото се налягане на слънчевия вятър и междупланетното поле, опашката служи като място за образуване на потоци от утаяващи се частици, които причиняват полярни сияния и аврорални течения. Магнитосферата е отделена от междупланетното пространство чрез магнитопауза. По дължината на магнитопаузата частици от корпускулярни потоци текат около магнитосферата. Влиянието на слънчевия вятър върху магнитното поле на земята понякога е много силно. магнитопауза – външната граница на магнитосферата на Земята (или планетата), върху която динамичното налягане на слънчевия вятър се балансира от налягането на собственото му магнитно поле. При типичните параметри на слънчевия вятър подслънчевата точка е на разстояние 9–11 земни радиуса от центъра на Земята. По време на периода на магнитни смущения на Земята, магнитопаузата може да излезе извън геостационарната орбита (6,6 земни радиуса). Когато слънчевият вятър е слаб, подслънчевата точка е на разстояние 15–20 земни радиуса.

Слънчев вятър -

изтичане на плазма от слънчевата корона в междупланетното пространство. На нивото на земната орбита средната скорост на частиците на слънчевия вятър (протони и електрони) е около 400 km/s, броят на частиците е няколко десетки на 1 cm 3 .

Магнитна буря.

Локалните характеристики на магнитното поле се променят и флуктуират понякога в продължение на много часове, след което се възстановяват до предишното ниво. Това явление се нарича магнитна буря. Магнитните бури често започват внезапно и по цялото земно кълбо по едно и също време.

геомагнитни вариации.

Промените в магнитното поле на Земята във времето под въздействието на различни фактори се наричат ​​геомагнитни вариации. Разликата между наблюдаваната стойност на силата на магнитното поле и неговата средна стойност за всеки дълъг период от време, например месец или година, се нарича геомагнитна вариация. Според наблюденията геомагнитните вариации се променят непрекъснато във времето, като тези промени често са периодични.

дневни вариации. Ежедневните вариации в геомагнитното поле се появяват редовно, главно поради течения в йоносферата на Земята, причинени от промени в осветеността на йоносферата на Земята от Слънцето през деня.

нередовни вариации. Неправилните вариации в магнитното поле възникват поради влиянието на слънчевия плазмен поток (слънчев вятър) върху магнитосферата на Земята, както и промени в магнитосферата и взаимодействието на магнитосферата с йоносферата.

27 дневни вариации. 27-дневните вариации съществуват като тенденция за повтаряне на нарастването на геомагнитната активност на всеки 27 дни, съответстващи на периода на въртене на Слънцето спрямо земния наблюдател. Този модел е свързан със съществуването на дълготрайни активни области на Слънцето, наблюдавани по време на няколко завъртания на Слънцето. Този модел се проявява под формата на 27-дневно повторение на магнитна активност и магнитни бури.

Сезонни вариации. Сезонните вариации в магнитната активност се разкриват уверено въз основа на средномесечни данни за магнитната активност, получени чрез обработка на наблюдения в продължение на няколко години. Тяхната амплитуда нараства с нарастването на общата магнитна активност. Установено е, че сезонните вариации на магнитната активност имат два максимума, съответстващи на периодите на равноденствия, и два минимума, съответстващи на периодите на слънцестоене. Причината за тези вариации е образуването на активни области на Слънцето, които са групирани в зони от 10 до 30° на северната и южната хелиографска ширина. Следователно в периодите на равноденствията, когато равнините на земния и слънчевия екватори съвпадат, Земята е най-изложена на действието на активните области върху Слънцето.

11 годишни вариации. Връзката между слънчевата активност и магнитната активност се проявява най-ясно при сравняване на дълги серии от наблюдения, които са кратни на периоди от 11 години. слънчева активност. Най-известната мярка за слънчевата активност е броят на слънчевите петна. Установено, че през годините максимален бройНа слънчевите петна магнитната активност също достига най-голямата си стойност, но нарастването на магнитната активност изостава донякъде от растежа на слънцето, така че средно това забавяне е една година.

Възрастови вариации- бавни вариации на елементите на земния магнетизъм с периоди от няколко години или повече. За разлика от дневните, сезонните и други вариации с външен произход, вековните вариации са свързани с източници, лежащи в земното ядро. Амплитудата на вековните вариации достига десетки nT/година; промените в средните годишни стойности на такива елементи се наричат ​​вековни вариации. Изолиниите на секуларните вариации са концентрирани около няколко точки - центровете или фокусите на секуларните вариации, в тези центрове стойността на секуларните вариации достига своите максимални стойности.

Радиационни пояси и космически лъчи.

Радиационните пояси на Земята са две области от най-близкото околоземно пространство, които обграждат Земята под формата на затворени магнитни капани.

Те съдържат огромни потоци от протони и електрони, уловени от диполното магнитно поле на Земята. Магнитното поле на Земята има силно влияние върху електрически заредените частици, движещи се в близост до Земята космическо пространство. Има два основни източника на тези частици: космически лъчи, т.е. енергийни (от 1 до 12 GeV) електрони, протони и ядра на тежки елементи, пристигащи с почти светлинни скорости, главно от други части на Галактиката. И корпускулярни потоци от по-малко енергийни заредени частици (10 5 -10 6 eV), изхвърлени от Слънцето. В магнитно поле електрическите частици се движат по спирала; траекторията на частицата сякаш се навива около цилиндър, по чиято ос минава силова линия. Радиусът на този въображаем цилиндър зависи от силата на полето и енергията на частиците. Колкото по-голяма е енергията на частицата, толкова по-голям е радиусът (той се нарича радиус на Лармор) за дадена напрегнатост на полето. Ако радиусът на Лармор е много по-малък от радиуса на Земята, частицата не достига нейната повърхност, а се улавя от магнитното поле на Земята. Ако радиусът на Лармор е много по-голям от радиуса на Земята, частицата се движи така, сякаш няма магнитно поле, частиците проникват в магнитното поле на Земята в екваториалните области, ако тяхната енергия е по-голяма от 10 9 eV. Такива частици нахлуват в атмосферата и при сблъсък с нейните атоми предизвикват ядрени трансформации, които произвеждат определени количества вторични космически лъчи. Тези вторични космически лъчи вече се регистрират на повърхността на Земята. За да се изследват космическите лъчи в оригиналната им форма (първични космически лъчи), оборудването се издига на ракети и изкуствени спътнициЗемята. Приблизително 99% от енергийните частици, които "пронизват" магнитния екран на Земята, са космически лъчи с галактически произход и само около 1% се образуват на Слънцето. Магнитното поле на Земята съдържа огромен брой енергийни частици, както електрони, така и протони. Тяхната енергия и концентрация зависи от разстоянието до Земята и геомагнитната ширина. Частиците запълват, така да се каже, огромни пръстени или пояси, покриващи Земята около геомагнитния екватор.

Едуард Кононович

ЛИПЕЦК ДЪРЖАВЕН ПЕДАГОГИЧЕСКИ ИНСТИТУТ

КАТЕДРА ПО ТЕОРЕТИЧНА И ОБЩА ФИЗИКА

Курсова работа по физика.

ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ХОРИЗОНТАЛНАТА СЪСТАВКА НА ЗЕМНОТО МАГНИТНО ПОЛЕ.

Попълнено от студент от група FPO-3

Казанцев Н.Н.

Главен доцент на катедрата по Тихоокеанския флот

Гризов Ю.В.

ЛИПЕЦК

2. Магнитно поле.

Магнитното поле е специална форма на материя, чрез която се осъществява взаимодействието между движещи се електрически заредени частици.

Основните свойства на магнитното поле:

магнитното поле се генерира от електрически ток (движещи се заряди).

Магнитното поле се открива от действието върху електричество(движещи се заряди).

Магнитното поле е открито през 1820 г. от датския физик Х.К. Ерстед.

Магнитното поле има насочен характер и трябва да се характеризира с векторна величина. Тази стойност обикновено се обозначава с буквата AT . Би било логично, по аналогия със силата на електрическото поле д име AT сила на магнитното поле. Въпреки това, поради исторически причини, основната мощностна характеристика на магнитното поле беше наречена магнитна индукция . Името "сила на магнитното поле" беше присвоено на спомагателна характеристика д електрическо поле.

Магнитното поле, за разлика от електрическото, не оказва влияние върху заряда в покой. Силата възниква само когато зарядът се движи.

И така, движещите се заряди (токове) променят свойствата на околното пространство - те създават магнитно поле в него. Това се проявява във факта, че върху движещите се в него заряди (токове) действат сили.

Опитът дава. Какво важи и за магнитното, и за електрическото принцип на суперпозиция:

полеAT , генериран от няколко движещи се заряда (токове), е равен на векторната сума на полетатаБ аз генерирани от всеки заряд (ток) поотделно:

II. Обща характеристика на земното магнитно поле.

Земята като цяло е огромен сферичен магнит. Човечеството започна да използва магнитното поле на Земята много отдавна. Още в началото на XII-XIII век. компасът се използва широко в навигацията. Но в онези дни се смяташе, че полярната звезда и нейният магнетизъм ориентират стрелката на компаса. Предположението за съществуването на магнитното поле на Земята е изказано за първи път през 1600 г. от английския натуралист Гилбърт.

Във всяка точка на пространството около Земята и на нейната повърхност се засича действието на магнитни сили. С други думи, в пространството около Земята се създава магнитно поле, чиито силови линии са показани на фиг.1.

Магнитните и географските полюси на Земята не съвпадат един с друг. северен магнитен полюс н се намира в южното полукълбо, близо до бреговете на Антарктика и южния магнитен полюс С разположен в Северното полукълбо, близо до северния бряг на остров Виктория (Канада). Двата полюса непрекъснато се движат (дрейфират) по земната повърхност със скорост около 5 годишно поради променливостта на процесите, генериращи магнитното поле. Освен това оста на магнитното поле не минава през центъра на Земята, а изостава от нея с 430 км. Магнитното поле на Земята не е симетрично. Поради факта, че оста на магнитното поле минава само под ъгъл от 11,5 градуса спрямо оста на въртене на планетата, можем да използваме компас.

Основната част от магнитното поле на Земята, според съвременните възгледи, има вътрешноземен произход. Магнитното поле на Земята се създава от нейното ядро. Външното ядро ​​на Земята е течно и метално. Металът е проводящо вещество и ако в течното ядро ​​съществуват постоянни токове, тогава съответният електрически ток би създал магнитно поле. Поради въртенето на Земята такива течения в ядрото съществуват, т.к Земята, в някакво приближение, е магнитен дипол, т.е. вид магнит с два полюса: южен и северен.

Незначителна част от магнитното поле (около 1%) е с извънземен произход. Появата на тази част се дължи на електрически токове, протичащи в проводимите слоеве на йоносферата и повърхността на Земята. Тази част от магнитното поле на Земята е обект на лека промяна с времето, което се нарича секуларна вариация. Причините за съществуването на електрически токове в световен вариант са неизвестни.

В едно идеално и хипотетично предположение, при което Земята би била сама в космическото пространство, линиите на магнитното поле на планетата са разположени по същия начин като силовите линии на обикновен магнит от училищен учебник по физика, т.е. под формата на симетрични дъги, простиращи се от южния полюс към севера. Плътността на линията (силата на магнитното поле) ще намалява с разстоянието от планетата. Всъщност магнитното поле на Земята е във взаимодействие с магнитните полета на Слънцето, планетите и потоците от заредени частици, излъчвани в изобилие от Слънцето. Ако влиянието на самото Слънце и още повече на планетите, поради отдалечеността, може да бъде пренебрегнато, тогава с потоците от частици, в противен случай със слънчевия вятър не можете да направите това. Слънчевият вятър е поток от частици, движещи се със скорост около 500 km/s, излъчени от слънчевата атмосфера. В моменти слънчеви изригвания, както и в периоди на образуване на група от големи петна на Слънцето, броят на свободните електрони, които бомбардират земната атмосфера, рязко нараства. Това води до смущение на токовете, протичащи в йоносферата на Земята и поради това настъпва промяна в магнитното поле на Земята. Има магнитни бури. Такива потоци генерират силно магнитно поле, което взаимодейства с полето на Земята, силно го деформирайки. Благодарение на своето магнитно поле Земята задържа уловените частици от слънчевия вятър в така наречените радиационни пояси, като им пречи да преминат в земната атмосфера и още повече към повърхността. Частиците от слънчевия вятър биха били много вредни за всички живи същества. Взаимодействието на споменатите полета образува граница, от едната страна на която има смутено (подложено на промени поради външни въздействия) магнитно поле от частици на слънчевия вятър, от другата - смутено поле на Земята. Тази граница трябва да се разглежда като граница на околоземното пространство, граница на магнитосферата и атмосферата. Извън тази граница преобладава влиянието на външните магнитни полета. По посока на Слънцето магнитосферата на Земята е сплескана под натиска на слънчевия вятър и се простира само до 10 радиуса на планетата. В обратната посока има удължение до 1000 земни радиуса.

Основната част от магнитното поле на Земята открива аномалии в различни региони на земната повърхност. Тези аномалии, очевидно, трябва да се дължат на наличието на феромагнитни маси в земната кора или на разликата в магнитните свойства на скалите. Следователно изследването на магнитните аномалии е от практическо значение при изследването на минералите.

Съществуването на магнитно поле във всяка точка на Земята може да се установи с помощта на магнитна стрелка. Ако окачите магнитна игла НС на нишка л (фиг. 2), така че точката на окачване да съвпадне с центъра на тежестта на стрелката, тогава стрелката ще бъде настроена в посоката на допирателната към силовата линия на магнитното поле на Земята.

В северното полукълбо - южният край ще бъде наклонен към Земята и стрелката ще бъде с хоризонта ъгъл на наклонQ (на магнитния екватор наклонът Q е равно на нула). Вертикалната равнина, в която се намира стрелката, се нарича равнина на магнитния меридиан. Всички равнини на магнитните меридиани се пресичат по права линия НС , а следи от магнитни меридиани на земната повърхност се събират в магнитните полюси н и С . Тъй като магнитните полюси не съвпадат с географските полюси, стрелката ще се отклони от географския меридиан. Ъгълът, който вертикалната равнина, минаваща през стрелката (т.е. магнитния меридиан), образува с географския меридиан, се нарича магнитна деклинация а(фиг. 2). вектор

полетата на напрегнатостта на магнитното поле на Земята могат да бъдат разложени на два компонента: хоризонтален и вертикален (фиг. 3). Стойността на ъглите на наклон и деклинация, както и хоризонталната компонента, позволяват да се определи величината и посоката на общата сила на магнитното поле на Земята в дадена точка. Ако магнитната стрелка може свободно да се върти само около вертикалната ос, тогава тя ще бъде инсталирана под въздействието на хоризонталната компонента на магнитното поле на Земята в равнината на магнитния меридиан. Хоризонтална компонента, магнитна деклинация а и наклон Q се наричат ​​елементи на земния магнетизъм. Всички елементи на земния магнетизъм се променят с времето.

Земното магнитно поле

Магнитното поле е силово поле, което действа върху движещи се електрически заряди и върху тела, които имат магнитен момент, независимо от състоянието на тяхното движение.

Източниците на макроскопично магнитно поле са намагнетизирани тела, проводници с ток и движещи се електрически заредени тела. Естеството на тези източници е едно и също: магнитното поле възниква в резултат на движението на заредени микрочастици (електрони, протони, йони), а също и поради наличието на собствен (спинов) магнитен момент в микрочастиците.

Променливо магнитно поле възниква и когато електрическото поле се променя с течение на времето. На свой ред, когато магнитното поле се променя с течение на времето, възниква електрическо поле. Пълно описаниеелектрическите и магнитните полета в тяхната връзка дават уравненията на Максуел. За характеризиране на магнитното поле често се въвежда понятието силови линии на полето (линии на магнитна индукция).

За измерване на характеристиките на магнитното поле и магнитните свойства на веществата се използват различни видове магнитометри. Единицата за индукция на магнитно поле в системата CGS е гаус (Gs), в Международната система от единици (SI) - тесла (T), 1 T = 104 Gs. Интензитетът се измерва съответно в ерстеди (Oe) и ампери на метър (A / m, 1 A / m \u003d 0,01256 Oe; енергия на магнитното поле - в Erg / cm 2 или J / m 2, 1 J / m 2 \u003d 10 erg/cm2.

Компасът реагира
към магнитното поле на земята

Магнитните полета в природата са изключително разнообразни както по своя мащаб, така и по ефектите, които предизвикват. Магнитното поле на Земята, което образува магнитосферата на Земята, се простира на разстояние до 70-80 хиляди км по посока на Слънцето и на много милиони км в обратната посока. На повърхността на Земята магнитното поле е средно 50 μT, на границата на магнитосферата ~ 10 -3 G. Геомагнитното поле предпазва земната повърхност и биосферата от потока заредени частици от слънчевия вятър и отчасти от космическите лъчи. Влиянието на самото геомагнитно поле върху жизнената дейност на организмите се изучава от магнитобиологията. В околоземното пространство магнитното поле образува магнитен капан за високоенергийни заредени частици - радиационния пояс на Земята. Съдържащи се в радиационен поясчастиците представляват значителна опасност при полет в космоса. Произходът на магнитното поле на Земята се свързва с конвективните движения на проводимо течно вещество в ядрото на Земята.

Директни измервания с помощта на космически кораби показаха, че най-близките до Земята космически тела - Луната, планетите Венера и Марс нямат собствено магнитно поле, подобно на земното. От другите планети в Слънчевата система само Юпитер и, очевидно, Сатурн имат свои собствени магнитни полета, достатъчни за създаване на планетарни магнитни капани. На Юпитер са открити магнитни полета до 10 гауса и редица характерни явления (магнитни бури, синхротронно радиоизлъчване и др.), което показва значителна роля на магнитното поле в планетарните процеси.

© Снимка: http://www.tesis.lebedev.ru
Снимка на Слънцето
в тесен спектър

Междупланетното магнитно поле е главно полето на слънчевия вятър (непрекъснато разширяваща се плазма на слънчевата корона). В близост до орбитата на Земята междупланетното поле е ~ 10 -4 -10 -5 Gs. Регулярността на междупланетното магнитно поле може да бъде нарушена поради развитието различни видовенестабилност на плазмата, преминаване на ударни вълни и разпространение на потоци от бързи частици, генерирани от слънчеви изригвания.

Във всички процеси на Слънцето – изригвания, поява на петна и протуберанци, зараждане на слънчеви космически лъчи, важна роля играе магнитното поле. Измерванията, базирани на ефекта на Zeeman, показаха, че магнитното поле на слънчевите петна достига няколко хиляди гауса, протуберанциите се държат от полета от ~ 10-100 гауса (със средна стойност на общото магнитно поле на Слънцето ~ 1 гаус).

Магнитни бури

Магнитните бури са силни смущения на магнитното поле на Земята, които рязко нарушават плавния дневен ход на елементите на земния магнетизъм. Магнитните бури продължават от няколко часа до няколко дни и се наблюдават едновременно по цялата земя.

По правило магнитните бури се състоят от предварителна, начална и основна фаза, както и фаза на възстановяване. В предварителната фаза се наблюдават незначителни промени в геомагнитното поле (главно във високи географски ширини), както и възбуждане на характерни краткопериодични колебания на полето. Началната фаза се характеризира с внезапна промяна в отделните компоненти на полето в цялата Земя, а основната фаза се характеризира с големи флуктуации на полето и силно намаляване на хоризонталния компонент. Във фазата на възстановяване на магнитната буря полето се връща към нормалната си стойност.

Влияние на слънчевия вятър
към земната магнитосфера

Магнитните бури се причиняват от слънчеви плазмени потоци от активни региони на Слънцето, насложени върху тиха слънчев вятър. Следователно магнитните бури се наблюдават по-често в близост до максимумите на 11-годишния цикъл на слънчева активност. Достигайки Земята, слънчевите плазмени потоци увеличават компресията на магнитосферата, предизвиквайки началната фаза на магнитна буря и частично проникват в земната магнитосфера. Навлизането на високоенергийни частици в горната атмосфера на Земята и въздействието им върху магнитосферата води до генериране и усилване на електрически токове в нея, достигащи най-висок интензитет в полярните области на йоносферата, което е причината за наличие на зона с висока географска ширина на магнитна активност. Промените в магнитосферно-йоносферните токови системи се проявяват на земната повърхност под формата на нерегулярни магнитни смущения.

В явленията на микрокосмоса ролята на магнитното поле е също толкова съществена, колкото и в космически мащаб. Това се дължи на съществуването на всички частици - структурните елементи на материята (електрони, протони, неутрони), магнитен момент, както и действието на магнитно поле върху движещи се електрически заряди.

Приложение на магнитните полета в науката и технологиите. Магнитните полета обикновено се подразделят на слаби (до 500 Gs), средни (500 Gs - 40 kGs), силни (40 kGs - 1 MGs) и свръхсилни (над 1 MGs). Практически цялата електротехника, радиотехника и електроника се основават на използването на слаби и средни магнитни полета. Слаби и средни магнитни полета се получават с помощта на постоянни магнити, електромагнити, неохлаждани соленоиди, свръхпроводящи магнити.

Източници на магнитно поле

Всички източници на магнитни полета могат да бъдат разделени на изкуствени и естествени. Основните природни източници на магнитното поле са собственото магнитно поле на Земята и слънчевият вятър. Изкуствените източници включват всички електромагнитни полета, които са толкова изобилни в нашата модерен святи в частност нашите къщи. Прочетете повече за и прочетете на нашите.

Електрическият транспорт е мощен източник на магнитно поле в диапазона от 0 до 1000 Hz. Железопътен транспортизползва променлив ток. Градският транспорт е постоянен. Максималните стойности на индукцията на магнитното поле в крайградския електрически транспорт достигат 75 µT, средните стойности са около 20 µT. Средните стойности за превозни средства с постоянен ток са фиксирани на 29 µT. В трамваите, където връщащият проводник е релси, магнитните полета се компенсират взаимно на много по-голямо разстояние от проводниците на тролейбуса, а вътре в тролейбуса флуктуациите на магнитното поле са малки дори по време на ускорение. Но най-големите флуктуации в магнитното поле са в метрото. При изпращане на състава магнитудът на магнитното поле на платформата е 50-100 μT и повече, надвишавайки геомагнитното поле. Дори когато влакът отдавна е изчезнал в тунела, магнитното поле не се връща към предишната си стойност. Едва след като съставът премине следващата точка на свързване към контактната шина, магнитното поле ще се върне към старата стойност. Вярно е, че понякога няма време: следващият влак вече се приближава към платформата и когато се забави, магнитното поле отново се променя. В самия вагон магнитното поле е още по-силно - 150-200 μT, тоест десет пъти повече, отколкото в конвенционален влак.

Стойностите на индукцията на магнитните полета, които най-често срещаме в ежедневието, са показани на диаграмата по-долу. Разглеждайки тази диаграма, става ясно, че сме изложени на магнитни полета през цялото време и навсякъде. Според някои учени магнитните полета с индукция над 0,2 μT се считат за вредни. Естествено, трябва да се вземат определени предпазни мерки, за да се предпазим от вредното въздействие на полетата около нас. Само като следвате няколко прости правила, можете значително да намалите въздействието на магнитните полета върху тялото си.

Действащият SanPiN 2.1.2.2801-10 „Изменения и допълнения № 1 към SanPiN 2.1.2.2645-10 „Санитарни и епидемиологични изисквания за условията на живот в жилищни сгради и помещения“ гласи следното: „Максимално допустимото ниво на отслабване на геомагнитните полето в помещенията на жилищните сгради се определя на 1,5". Установени са и максимално допустимите стойности на интензитета и силата на магнитното поле с честота 50 Hz:

• в жилищни помещения - 5 μTили 4 A/m;
• в нежилищни помещения на жилищни сгради, в жилищни райони, включително на територията на градински парцели - 10 μTили 8 часа сутринта.

Въз основа на тези стандарти всеки може да изчисли колко електрически уреди могат да бъдат включени и в състояние на готовност във всяка конкретна стая или въз основа на които ще бъдат издадени препоръки за нормализиране на жилищното пространство.

Подобни видеа

Препратки

1. Голяма съветска енциклопедия.