Геомагнітне поле Землі. Магнітні бурі - Блог

Магнітне поле

Thu, 17 May 2018 16:21:00 +0000

Воно дуже важливе, бо в ньому людина знаходиться постійно і не відчуває його впливу. На ембріони і організми, що розвиваються, воно діє активніше, ніж на дорослі особини, викликаючи генетичні ефекти. Доведено, що магнітне поле має біологічну дію, але залишається неясним механізм його дії, як він залежить від інтенсивності і тривалості впливу поля, від функціонального і вікового стану тварини, людини або рослини. Встановлено, що в умовах випробуваних великих напруженостей магнітних полів, виникають патологічні зміни в ряді внутрішніх органів та їхніх систем.

Джерела магнітного поля - природні (Земля, Сонце) та штучні - різноманітні промислові об'єкти. Магнітне поле землі (ГМП - геомагнітне поле Землі) є природним компонентом електромагнітного поля (ЕМП), в оточенні якого відбувався і відбувається розвиток людини, як біологічного виду. Воно формується за рахунок рухів електропровідного металевого, твердого ядра планети.

Напруженість магнітного поля планети коливається в межах від 10-3 до 10-7 Ерстед (Е). В багатьох пристроях, технологічних процесах ці величини значно більші. Магнітне поле біля планети виконує захисну роль від дії шкідливих та небезпечних космічних випромінювань. Його напруженість збільшується від 33,4 А/м (0,42 Е) на екваторі до 55,7 А/м (0,70 Е) на полюсах. Ці величини коливаються з періодами у відповідності з сонячною активністю: 7-, 11-, 90-, 200 і більше річними циклами та залежать від них - магнітні бурі.

Дослідження багатьох фахівців встановили безперечний зв'язок підйомів та спадів ГМП з серцево-судинними захворюваннями (гіпертонічні кризи, інфаркти міокарда, інсульти). Дослідження, проведені на території Курської магнітної аномалії, також підтвердили наявність такого зв'язку. Однак треба пам'ятати, що людина, як біологічний вид, за тисячоріччя свого розвитку адаптувалася до нього.

Швидкі і сильні зміни ГМП - магнітні бурі, джерелом яких є Сонце небезпечні для людини. При збільшенні сонячної активності виникають магнітні бурі над Землею. Це результат взаємодії частинок сонячної речовини, яка з великою швидкістю викидається із Сонця в напрямку до Землі. Різкі зміни в напруженості магнітного поля призводять у деяких людей до інфарктів, загального погіршення здоров'я, підвищенню смертельних випадків.

Гіпотези про походження магнітного поля Землі

Thu, 17 May 2018 16:15:00 +0000

Вчені довгі роки ламали голову над причинами виникнення магнітного поля Землі. Відповідь на це питання було отримано зовсім недавно. Виявилося, що для утворення магнітного поля необхідні певні умови.

У минулому столітті різними вченими було висунуто кілька припущень про те, як утворюється магнітне поле Землі. Згідно одному з них, поле з’являється в результаті обертання планети навколо своєї осі.

Вона заснована на цікавий ефект Барнета-Енштейна, який полягає в тому, що при обертанні будь-якого тіла виникає магнітне поле. Атоми в цьому ефекті мають власний магнітний момент, так як обертаються навколо своєї осі. Так з’являється магнітне поле Землі. Однак ця гіпотеза не витримала експериментальних перевірок. Виявилося, що магнітне поле, отримане таким нетривіальним чином, у кілька мільйонів разів слабкіше реального.

Інша гіпотеза заснована на появу магнітного поля внаслідок кругового руху заряджених частинок (електронів) на поверхні планети. Вона теж виявилася неспроможною. Рух електронів здатне викликати появу дуже слабкого поля, до того ж ця гіпотеза не пояснює інверсії магнітного поля Землі. Відомо, що північний магнітний полюс не збігається з географічним північним.

Існує також і ще гіпотеза, яка пояснює походження магнітного поля Землі. Згідно з цією гіпотезою збудження магнітного поля Землі виникає від різноманітних рухів у рідкому металевому ядрі Землі. Підраховано, що зона, у якій діє механізм «магнітне динамо» знаходиться на відстані 0, 25... 0, 3 радіуса Землі. Магнітне поле Землі, як і магнітне поле будь-якого магнітного тіла, має північний та південний геомагнітні полюси. Магнітна вісь, що з'єднує геомагнітні полюси, утворює з віссю обертання Землі кут, який дорівнює приблизно 11, 5°.

Роль магнітного поля Землі

Thu, 17 May 2018 16:12:00 +0000

Магнітне поле відіграє важливу роль в областях, віддалених від поверхні Землі на тисячі і більше кілометрів; в їх межах інтенсивний потік часток, захоплених магнітним полем, створює серйозні проблеми для аерокосмічних досліджень. Сонячні і галактичні космічні промені, незважаючи на їх високу енергію, відхиляються магнітним полем Землі до того, як потраплять до межі атмосфери. Особливо інтенсивні магнітні збурення, що поширюються на всю земну кулю, називають магнітними бурями. Деякі магнітні бурі починаються несподівано і майже одночасно по всій Землі, а інші розвиваються поступово. Часто магнітні бурі відбуваються через 1-2 дні після сонячного спалаху через проходження Землі через потік частинок, викинутих Сонцем. Виходячи з часу запізнювання, швидкість такого корпускулярного потоку оцінюють у кілька мільйонів км/ч.

Також, магнітне поле Землі відіграє величезну роль, як для людей на всій планеті, так і для тварин. Усі живі істоти Землі мільйони років еволюціонували в умовах магнітного поля і без нього існувати не можуть; магнітне поле допомагає визначити місце свого перебування; магнітне поле Землі оточує нашу планету і захищає її від потужного потоку заряджених частинок (сонячного вітру) ; риби та птахи під час своїх міграцій орієнтуються за магнітним полем Землі. Навіть кішки в пошуках шляху додому орієнтуються за ним же.

Магнітні полюси

Thu, 17 May 2018 16:09:00 +0000

Географічні полюси нашої планети розташовуються в Арктиці та Антарктиді. А куди ми врешті-решт дійдемо, якщо будемо йти за компасом точно на північ? На північний географічний полюс? Ні, магнітний північний полюс не співпадає з географічним. В різні роки стрілка компаса може привести нас в різні місця: магнітні полюси, на відміну від географічних, не стоять на місці!

Магнітний полюс – це умовна точка на земній поверхні, в якій силові лінії магнітного поля направлено строго під кутом 90° до поверхні. В 1831 році англійським полярним дослідником Джоном Россом в Канадському архіпелазі був відкритий північний магнітний полюс – область, де магнітна стрілка займає вертикальне положення, тобто нахилення дорівнює 90°. У 1841 році Джеймс Росс (племінник Джона Росса) досяг південного магнітного полюса Землі, що знаходиться в Антарктиді. У 1909 році одна з партій експедиції «Німрода» досягла південного магнітного полюса Землі, що знаходиться в Антарктиді.

Південний магнітний полюс Землі з часом змістився з Антарктиди в Індійський океан. За останні 125 років він «пройшов» більше 1000 км. Північний магнітний полюс веде себе точно також. Він перемістився з півночі Канади в Сибір, при цьому йому потрібно було перетнути Північний Льодовитий океан. Північний магнітний полюс подолав 200 км. і змістився на південь. Фахівці відзначають, що полюси не переміщуються з постійною швидкістю. З кожним роком рух їх все прискорюється. Швидкість зміщення Північного магнітного полюса в 1973 році складала 10 км. на рік, в порівнянні з 60 км на рік – у 2004 році. Прискорення руху полюсів, в середньому в рік, приблизно 3 км. У той же час, зменшується напруженість магнітного поля. Вона знизилася на 2% за останні 25 років. Але це середнє значення. Цікаво, що в Південній півкулі відсотки змін в русі магнітного поля вище, порівняно з Північним. Однак, є зони, в яких напруженість магнітного поля зростає.

Магнітний меридіан

Thu, 17 May 2018 16:06:00 +0000

Магнітний меридіан Землі – це проекція силової лінії геомагнітного поля на поверхню Землі. Усі магнітні меридіани, що представляють собою складні криві, сходяться в північному і південному магнітних полюсах Землі. Площиною магнітного меридіану називається вертикальна площина, що проходить через місце знаходження спостерігача (приладу) і містить вектор напруженості геомагнітного поля в цій точці.

Поряд з магнітним меридіаном Землі часто розглядають меридіан геомагнітний – лінію перетину поверхні Землі площиною, проведеною через розглянуту точку земної поверхні, і пряму лінію, що сполучає північний і південний геомагнітні Полюси. Геомагнітні меридіани збігаються з дугами великих кіл, що проходять через магнітні полюси. На відміну від магнітного меридіану, що описують реальне магнітне поле Землі, геомагнітні меридіани описують його перше наближення – поле однорідно-намагніченої земної кулі.

Магнітне нахилення – кут, на який відхиляється стрілка під дією магнітного поля Землі у вертикальній площині. У північній півкулі вказує на північ кінець стрілки відхиляється вниз, у південному – вгору. Для вимірювання магнітного нахилення використовують інклінатор (прилад, призначений для вимірювання величини способу сили земного магнетизму). Магнітне нахилення було відкрито китайським вченим Шень Ко в XI столітті. Першим європейцем, який написав це явище (в 1544 році), був німецький інженер і астроном Георг Хартман. Пізніше Христофором Колумбом було встановлено, що стан сильно залежить від географічних координат.

Магнітосфера

Thu, 17 May 2018 16:00:00 +0000

Магнітосфера – це область простору навколо планети або іншого намагніченого небесного тіла, яка утворюється, коли потік заряджених частинок, наприклад, сонячного вітру, відхиляється від своєї первісної траєкторії під впливом внутрішнього магнітного поля цього тіла.

Форма і розміри магнітосфери визначаються силою внутрішнього магнітного поля цього небесного тіла і тиском навколишньої плазми (сонячного вітру). Всі планети, які мають власне магнітне поле, володіють магнітосферою: Земля, Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун. Меркурій і Марс мають дуже слабкі магнітосферами, а також Ганімед, один із супутників Юпітера (але його магнітосфера цілком знаходиться в межах магнітосфери Юпітера, що призводить до їх складним внутрішнім взаємодій). Іоносфери слабо намагнічених планет, як наприклад Венера, частково відхиляють потік сонячного вітру, але вони не мають магнітосфери як такої.

Форму, структуру і розміри магнітосфери Землі визначають два головних фактори:

Магнітне поле Землі – в першому наближенні може бути апроксіміровано полем магнітного стрижня, магнітного диполя, нахиленого приблизно на 11° по відношенню до осі обертання Землі, хоча існують і гармоніки більш високого порядку, як вперше вказав Карл Фрідріх Гаусс. Величина дипольного поля Землі 0, 3-0, 6 Гауса на земної поверхні, і ця величина зменшується пропорційно кубу відстані, тобто на відстані h від поверхні Землі вона становить лише 1/ (R+h) 3 від магнітного поля на поверхні. Так, на відстані від поверхні, що дорівнює радіусу Землі R, напруженість поля зменшиться у 8 разів. Гармоніки магнітного поля більш високого порядку убувають ще швидше, таким чином, з відстанню магнітне поле диполя починає переважати в магнітосфері Землі.

Сонячний вітер – являє собою швидкий потік гарячої плазми, що йде від Сонця в усіх напрямках. Типова швидкість сонячного вітру на межі земної магнітосфери 300-800 км/с. Сонячний вітер складається з протонів, альфа-частинок і електронів, так що в цілому він квазі-нейтральний. Сонячний вітер пронизаний міжпланетним магнітним полем, яке являє собою головним чином магнітне поле Сонця, переноситься плазмою сонячного вітру на далекі відстані.

Зміни магнітного поля Землі

Thu, 17 May 2018 15:58:00 +0000

Будь-яка людина, яка спостерігає за тим, що відбуваються в наші дні явища, пов'язані з глобальною зміною клімату на планеті, так чи інакше, але замислюється: по-перше, над причинами зростання числа і сили природних катаклізмів; по-друге, над можливістю довгострокового прогнозування природних стихій з метою допомоги суспільству. Адже сьогодні все частіше звучить інформація про входження людства в епоху глобальних природних катаклізмів. Існує можливість якщо не повного запобігання, то хоча б мінімізації наслідків глобальної зміни клімату на планеті?

Так як ми вже знаємо магнітне поле Землі – це природний «щит» планети від шкідливої для всього живого космічної та сонячної радіації. За фактом, якби Земля не володіла власним магнітним полем, то й життя, в звичному для нас вигляді, була б на ній неможлива. Напруженість магнітного поля Землі розподіляється неоднорідно і складає на поверхні в середньому близько 50 000 нТл і варіюється в межах від 20 000 нТл до 60 000 нТл.

Однак, спостереження показують, що магнітне поле Землі поступово слабшає, при цьому зміщуються геомагнітні полюси. На ці процеси впливають, в першу чергу, певні космічні фактори, хоча традиційна наука про них поки не відає і не враховує, безрезультатно намагаючись знайти відповіді в надрах Землі.