Устройство и классификация МР-томографов в диагностическом центре «МедиСкан» в Домодедово

Устройство МР-томографа

Любой МР-томографа состоит из:

• магнита, создающего постоянное магнитное поле, в которое помещают пациента;
• градиентных катушек, создающих слабое переменное магнитное поле в центральной части основного магнита. Это поле называют градиентным. Оно позволяет выбрать область исследования части тела пациента;
• передающих и принимающих радиочастотных катушек; передающие, используются для создания возбуждения в теле пациента, приемные — для регистрации ответа возбужденных участков;
• компьютера, управляющего работой катушек, регистрирацией, обработкой измеренных сигналов, реконструкцией МР-изображений.

Радиочастотные катушки для различных отделов тела необходимы для получения качественного изображения.

Магнитное поле характеризуется индукцией магнитного поля, единицей измерения является Тл (тесла) по имени сербского учёного Николы Теслы.

Различают несколько типов томографов (зависит от величины постоянного магнитного поля):

• 0,01 Тл — 0,1 Тл → со сверхслабым полем;
• 0,1 — 0,5 Тл → со слабым полем;
• 0,5 — 1.0 Тл → со средним полем;
• 1.0 — 2,0 Тл → с сильным полем;
• >2,0 Тл → со сверхсильным полем.

Существует три вида магнитов для мр-томографа: резистивные, постоянные и сверхпроводящие.

Томографы с полем до 0,3 Тл чаще всего имеют резистивные или постоянные магниты, выше 3,0 Тл — сверхпроводящие.

Оптимальная напряженность магнитного поля является постоянным предметом дискуссий среди специалистов.

Более 90% магнитно-резонансных томографов составляют модели со сверхпроводящими магнитами (0,5 — 1,5 Тл). Томографы со сверхсильным полем (выше 3,0 Тл) очень дороги в эксплуатации. Постоянные магниты напротив, дёшевы и просты в эксплуатации.

Открытый и закрытый тип МР-томографа.

Резистивные магниты

Магнитное поле создается с помощью электрического тока, который проходит через катушку. МР-томографы с резистивными магнитами требуют большого количества электроэнергии, которая сильно нагревает магнит, что необходимо для получения сильных магнитных полей. Такая система вырабатывает поле с напряженностью до 0,3 Тесла.

Резистивные магниты были первыми применены в клинической практике. Они просты в изготовлении, стоят дешевле сверхпроводящих или постоянных. При этом они требуют мощного и стабильного источника питания, системы водоохлаждения с качественной очисткой воды. Уровень магнитного поля в них ограничен величиной 0.3Т, при котором отношение сигнал/шум еще не достаточно высоко. По качеству и времени сканирования они уступают томографам с более сильными полями. В настоящее время этот тип магнита практически не используется, и весь современный парк томографов состоит из приборов с постоянными и сверхпроводящими магнитами.

Постоянные магниты

Магнитное поле этого типа не требует высоких эксплуатационных расходов на электроэнергию и криогенные материалы. Главным недостатком постоянных магнитов являет то, что они генерируют слабое поле с напряженностью до 0,3 Тесла. Кроме того, такие томографы обладают большой массой, так же у них отсутствует функция аварийного снижения магнитного поля. Часто томографы с постоянными магнитами имеют «открытый» тип конструкции, постоянными магнитами обычно комплектуются небольшие приборы для специализированных исследований отдельных частей тела, например, суставов конечностей.

Сверхпроводящие магниты

В таких магнитах используется свойство сверхпроводимости, которое присуще некоторым материалам при очень низких температурах, близких к абсолютному нулю. Сверхпроводящий материал не требует энергетических затрат, потому что практически не имеет электрического сопротивления. Однако для создания температуры, близкой к абсолютному нулю, необходимы криогенные материалы (жидкий гелий). Сверхпроводящие магниты создают магнитные поля высокой напряженности 1,0-3,0 Тесла и более. Они являются наиболее дорогими, но, благодаря высокому уровню поля и наилучшему соотношению сигнал/шум, обеспечивают наилучшее качество изображения. Не случайно наибольший прогресс в совершенствовании магнитных томографов наблюдается в области сверхпроводящих магнитов. Сегодня они покрывают более 80% рынка МР-томографов. Относительно низкий расход жидкого гелия у современных моделей, высокая скорость исследования и качество изображения делают их максимально привлекательными для потребителя.

В настоящее время изготавливаются магнитно-резонансные томографы двух типов: закрытого и открытого типа. Открытый тип томографа удобен для проведения различных манипуляций, поскольку обеспечивает более свободный доступ к пациенту. Преимуществом таких томографов является отсутствие замкнутого пространства, что актуально для пациентов страдающих клаустрофобией. Нужно учитывать, что при всех удобствах, отрытую конструкцию чаще имеют аппараты с низкой и средней напряжённостью магнитного поля, а большая часть томографов с мощными полями и наилучшим качеством изображения имеют туннельный тип.

Магнитное поле | Физика

Магнитное поле — одна из форм материи (отличная от вещества), существующая в пространс­тве, окружающем постоянные магниты, проводники с током и движущиеся заряды. Магнитное поле вместе с электрическим полем образует единое электромагнитное поле.

Магнитное поле не только создается постоянными магнитами, движущимися зарядами и тока­ми в проводниках, но и действует на них же.

Термин «магнитное поле» был введен в 1845 г. М. Фарадеем. К тому времени был уже извес­тен ряд явлений электродинамики, требующих объяснения. К ним относятся, в частности, сле­дующие.

1. Явление взаимодействия постоянных магнитов (установление магнитной стрелки вдоль магнитного меридиана Земли, притяжение разноименных полюсов, отталкивание одноименных), известное с древних времен и систематически исследованное У. Гильбертом (результаты опубли­кованы в 1600 г. в его трактате «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле»).

2. В 1820 г. датский ученый Г. X. Эрстед обнаружил, что магнитная стрелка, помещенная вблизи проводника, по которому течет ток, поворачивается, стремясь расположиться перпендику­лярно проводнику.

3. В том же году французский физик Ампер, которого заинтере­совали опыты Эрстеда, обнаружил взаимодействие двух прямолиней­ных проводников с током. Оказалось, что если токи в проводниках текут в одну сторону, т. е. параллельны, то проводники притягивают­ся (рис. 3.31, а), если в противоположные стороны (т. е. антипарал-лельны), то отталкиваются .

Взаимодействия между проводниками с током, т. е. взаимодейс­твия между движущимися электрическими зарядами, называют маг­нитными, а силы, с которыми проводники с током действуют друг на друга, — магнитными силами.

Согласно теории близкодействия, которой придерживался М. Фа-радей, ток в одном из проводников не может непосредственно влиять на ток в другом проводнике. Аналогично случаю с неподвижными электрическими зарядами, вокруг которых существует электричес­кое поле, был сделан вывод, что в пространстве, окружающем токи, существует магнитное поле, которое действует с некоторой силой на другой проводник с током, помещенный в это поле, либо на посто­янный магнит. В свою очередь, магнитное поле, создаваемое вторым проводником с током, действует на ток в первом проводнике. 
Подобно тому как электрическое поле обнаруживается по его воздействию на пробный заряд, внесенный в это поле, магнитное поле можно обнаружить по ориентирующему действию магнит­ного поля на рамку с током малых (по сравнению с расстояниями, на которых магнитное поле заметно меняется) размеров. Провода, подводящие ток к рамке, следует сплести (или расположить близко друг к другу), тогда результирующая сила, действующая со стороны маг­нитного поля на эти провода, будет равна нулю. Силы же, действующие на такую рамку с током, будут ее поворачивать, так что ее плоскость установится перпендикулярно линиям индукции магнитного поля. В примере, приведенном на рис. 3.32, рамка повернется так, чтобы проводник с током оказался в плоскости рамки. При изменении направления тока в проводнике рамка по­вернется на 180°. В поле между полюсами постоянного магнита рамка повернется плоскостью перпендикулярно магнитным силовым линиям магнита

1.5Магнитное поле создается не только электрическими токами, но и постоянными

Билет №1

1.1Взаимодействия между проводниками с током, т.е. взаимодействие между направленно

движущимися электрическими зарядами, называются магнитными. Силы, с которыми

проводники с током действуют друг на друга, называются магнитными силами. В

пространстве, окружающем токи, возникает поле, называемое магнитным. Магнитное поле

представляет собой особую форму материи, посредством которой осуществляется

взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами. Свойства:

1) магнитное поле порождается электрическим током.2)магнитное поле обнаруживается

по действию на электрический ток. Подобно электрическому полю, магнитное существует

реально, независимо от нас, от наших знаний о нем. Магнитное поле создается не только

электрическим током, но и постоянными магнитами. 1.2.Векторную характеристику

магнитного поля называют вектором магнитной индукции и обозначают буквой В(вектор).

За направление вектора магнитной индукции принимается направление, которое показывает

северный полюс N магнитной стрелки, свободно устанавливающейся в магнитном поле.

Это направление совпадает с направлением положительной нормали к замкнутому контуру

с током. Правило буравчика: если направление поступательного движения буравчика

совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика

указывает направление вектора магнитной индукции. Картину магнитного поля можно

получить если построить так называемые линии магнитной индукции. Линиями магнитной

индукции называют линии, касательные к которым в любой их точке совпадают с вектором

B(вектор) в данной точке поля. Поля с замкнутыми векторными линиями называют вихревым.

Магнитное поле – вихревое поле. Замкнутость линий магнитной индукции представляет

собой фундаментальное свойство магнитного поля. Оно заключается в том что магнитное

поле не имеет источников. Магнитных зарядов, подобных электрическим, в природе не

существует. 1.3Магнитное поле действует на все участки проводника с током. Закон

определяющий силу действующую на отдельный небольшой участок проводника

(элемент тока) был установлен в 1820г Ампером. F=I*|B(вектор)|*дельта l*sina –закон.

Сила Ампера равна произведению модуля силы тока, вектора магнитной индукции,

длины отрезка проводника и синуса угла между направлениями векторов магнитной

индукции и тока. Правило левой руки: если левую руку расположить так, чтобы

перпендикулярная проводнику составляющая вектора магнитной индукции B(вектор)

входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то

отогнутый на 90 большой палец укажет направление силы, действующей на отрезок

проводника. За единицу модуля вектора магнитной индукции можно принять магнитную

индукцию однородного поля, в котором на отрезок проводника длиной 1м при силе тока

в нем 1А действует со стороны поля максимальная сила F=1H. Единица магнитной

индукции равна 1H/A*м. 1.4Силу действующую на движущуюся заряженную частицу со

стороны магнитного поля, называют силой Лоренца. Модуль силы Лоренца равен

отношению модуля силы F, действующей на участок проводника дельта l, к числу N

заряженных частиц, упорядоченно движущихся в этом участке проводника.

Fл=F/N=|q|vBsina. Ее направление определяется правилом левой руки: если левую

руку расположить так, чтобы составляющая магнитной индукции B(вектор),

перпендикулярная скорости заряда, входила в ладонь, а четыре вытянух пальца

были направлены по движению положительного заряда, то отогнутый на 90 большой

палец укажет направление действующей на заряд силы Лоренца. Эта сила не совершает

работы(т.к. перпендикулярна скорости частицы), т.е. не меняет кинетическую энергию.

магнитами. Магнитные свойства тела можно объяснить циркулирующими внутри него

токами. Магнитные свойства любого тела определяются замкнутыми электрическими

токами внутри него. Наиболее сильные магнитные поля создают вещества. называемые

ферромагнетиками. При температурах, больших некоторой определенной для данного

ферромагнетика, его ферромагнитные свойства исчезают.(температура Кюри для железа

753). Большое применение получили ферриты- ферромагнитные материалы, не

проводящие электрического тока.

Формула для задачи:

Билет №2

2.1.Явление электромагнитной индукции заключается в возникновении электрического тока в проводящем контуре,

который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле,

таким образом, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется. Это явление было

открыто 29.08.1831. Сначала Фарадеем была открыта электомагнитная индукция в неподвижных относительно

друг друга проводниках при замыкании и размыкании цепи. Затем, поняв, что сближение или удаление

проводников с током должно приводить к такому же результату. В течение одного месяца Фарадей опытным

путем установил все главные особенности явления электромагнитной индукции. В замкнутом проводящем контуре

возникает ток при изменении числа линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность, ограниченную этим

контуром. И чем быстрее меняется число линий магнитной индукции, тем больше возникающий индукционный

ток.2.2Для того что бы дать точную количественную формулировку закона электромагнитной индукции Фарадея,

нужно ввести новую величину – поток вектора магнитной индукции. Магнитным потоком Ф (потоком вектора

магнитной индукции) через поверхность площадью S называют величину, равную произведению модуля вектора

магнитной индукции B(вектор) на площадь S и косинус угла a между векторами B и n: Ф=B*S*cosa. Произведение

B*cosa=B_n представляет собой проекцию вектора магнитной индукции на нормаль n(вектор) к плоскости контура,

поэтому Ф=B_n*S. Единицей магнитного потока является вебер. Магнитный поток в 1Bб создается однородным

магнитным полем с индукцией 1Тл через поверхность площдью 1м², расположенную перпендикулярно вектору

магнитной индукции.2.3Правило Ленца: возникающий в замкнутом контуре индукционный ток свои магнитным

полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван. Применять правило надо так:

Суть магнитного поля, как и почему создается электромагнитное поле, его природа.

Многие знают о существовании так называемого магнитного поля. Самым распространенным предметом, вокруг которого оно существует является обычный постоянный магнит. Что мы о нем знаем и как он себя обычно проявляет? Это кусок из твердого материала, притягивающий к себе железные предметы. Он может иметь любую форму, ее предают при изготовлении с учетом конкретного предназначения магнита. Магниты имеют полюса — южный и северный. Если взять два куска магнита и попытаться их соединить, то в одном случае они попытаются притянутся друг к другу, а в другом случае они будут стремится оттолкнуться. Одноименные полюса отталкиваются, а разноименные притягиваются.

Помимо этого если одни целый магнит разбить на два куска (не важно, будут ли он и равны или нет) мы получим уже два разных магнита, у которых будут свои магнитные полюса и своя интенсивность притягивания. В этом случае сила магнетизма будет зависеть от размеров этих самых магнитов. Почему же так происходит? В чем заключается суть этих интересных явлений, связанных с магнетизмом?

А суть магнитного поля заключается в следующем. Из школьной физики вы должны были помнить, что существуют так называемые электрические заряды (электроны и ионы). В твердых веществах носителями электрических зарядов являются электроны, а в жидких и газообразных — ионы. Магнитные поля, как и любые другие поля, являются особым видом материи, которая проявляет себя в виде некой силы, невидимой глазу. Хотя точнее будет, пожалуй, говорить электромагнитные поля так как именно в суммарной форме они себя проявляют (электрическое и магнитное поле).

Итак, магнитное поле существует вокруг движущегося электрического заряда. Именно движущегося. Вокруг электрических зарядов, что находятся в статическом состоянии существует только электрическое поле. Но поскольку заряды находятся в постоянном движении, то речь скорей идет о интенсивности этого движения.

Одно дело когда электроны (частицы, имеющие отрицательный электрический заряд) просто сконцентрированы в металлическом шаре (максимальным будет именно электрическое поле вокруг шара) и в этом случае их динамическое движение будет гораздо меньше проявляться нежели в случае их непосредственного движения по проводнику (именно тут мы увидим максимальное магнитное поле) от одного полюса источника питания к другому.

Получается, что суть магнитного поля заключается в его образовании именно вокруг движущихся электрических зарядов. И чем быстрее будет двигаться заряд по проводнику, тем больше будет интенсивность магнитного поля вокруг этого самого заряда. Кроме этого магнитные поля могут суммироваться если они имеют одну и ту же направленность. После чего уже имеем — чем быстрее движется электрический заряд и чем больше количество этих зарядов, движение которых совпадает по направлению, тем сильнее будет электромагнитное поле вокруг этих зарядов (и вокруг этого электрического проводника, по которому они перемещаются).

Теперь можно понять, почему вокруг обычной медной катушки, по которой течет постоянный ток, появляется магнитное поле и от чего зависит его интенсивность. Просто само движение тока, электронов (заряженных частиц с отрицательным знаком) по катушки и порождает электромагнитные поля. И чем больше количество витков у  этой катушки, больше ток, проходящий по ней, тем больше и сила магнитного поля вокруг нее. А почему тогда лампочка, по которой бежит ток, не имеет такого магнитного поля (интенсивного) как у катушки? Просто электрическая энергия у лампочки больше расходуется именно на свет и тепло, и в меньшей степени на электромагнитное поле. В то время как у плотно намотанной, сконцентрированной катушки большая часть электрической энергии тратится именно на создание магнитного поля и совсем незначительная его часть на выделение тепла.

А как работают постоянные магниты? Ведь по ним же не течет ток. Токи есть, только это микротоки, порождаемые движением электронов внутри самого вещества. Тут все дело в однонаправленности этих токов и способности вещества удерживать постоянное состояние этой однонаправленности. Движение электронов присутствует во всех веществах, но вот магнитные свойства проявляются только у тех, которые обладают ферромагнитными свойствами. Ферромагнетики, это вещества, которые легко могут менять (при определенных условиях) и стабильно удерживать определенную внутреннюю структуру своих частиц, влияющую на магнитные свойства этого вещества.

Итак, мы берем вещество, с хорошими ферромагнитными свойствами, помещаем его в постоянное электромагнитное поле высокой интенсивности, после чего наблюдаем перестраивание внутренней структуры этого вещества. Появляется однонаправленность его магнитных частиц. В итоге, это вещество само становится магнитом. Все его внутренние частички (атомы, молекулы) с одной стороны образовали южный магнитный полюс, а с другой стороны — северный. В результате мы получили обычный магнит. Если этот магнит поместить в переменное магнитное поле (большой интенсивности), сильно нагреть, подвергать сильным механическим ударам, то в итоге мы может размагничивать наше ферромагнитное вещество. Оно утратит свои магнитные свойства.

P.S. Электромагнитное поле существует повсюду, оно есть везде. Только вот его интенсивность везде разная и не во всех вещах имеется свойство стабильного поддержания этого магнитного поля. Магниты можно делать из вещей, которые до этого не были таковыми (их просто нужно намагнитить). Либо магнитное поле можно получить за счет пропускания постоянного тока через медную катушку. В этом случае мы уже получим электромагнит. Он будет работать только тогда, когда к нему подключено электрическое питание.

Как создается вращающееся магнитное поле? — Help for engineer

Как создается вращающееся магнитное поле?

Пусть трехфазный асинхронный двигатель питается от сети переменного напряжения. Тогда по статорной обмотке будет протекать синусоидальный ток, фазы смещены между собой на 120 электрических градусов (рисунок 1.а).

На рисунке 1.б мы видим схематическое изображение асинхронного двигателя, обмотки статора, которого соединены в звезду. Для упрощения и наглядного примера, выбраны моменты времени, когда ток в одной из фаз равен нулю. В первый момент времени ток фазы А равен 0, ток фазы В имеет отрицательное значение, а в фазе С – положительный. Стрелками указано направление движения тока. Рассмотрены моменты времени, когда ток в фазе В и С также равен нолю, в этих случаях все выполняется аналогично.

Рисунок 1 – Вращающееся магнитное поле

Каждая обмотка статора имеет одинаковое количество витков. Магнитная индукция (B) в каждой из фаз прямо пропорционально зависит от тока и выражается формулой:

где µ₀ – магнитная проницаемость;
I_n – ампер витки.

Обмотки статора смещены в пространстве на 120 градусов, создаваемые ими магнитные индукции (В_А, В_В, В_С) смещены на тот же угол. Будем рассматривать магнитную индукцию в прямом отношении с током.

Обратим наше внимание на векторные диаграммы (рисунок 1.в), в первый момент времени, при t=0, вектор магнитной индукции фаз равен:

Сумма векторов магнитной индукции равна результирующему вектору магнитной индукции:

Построение остальных векторных диаграмм аналогично.

Таким образом, вектор магнитной индукции осуществляет круговое вращение и в асинхронной машине создается вращающееся магнитное поле (рисунок 2).

Рисунок 2 – Возникновение вращающегося магнитного поля

При этом его значение по модулю остается неизменным и соответствует следующему отношению:

Направление вращения, созданного обмоткой статора можно легко изменить сменой подключения любых двух фаз.

При двухполюсном асинхронном двигателе, вращающееся магнитное поле осуществляет полный оборот на 360 градусов за один период изменения тока Т. То есть, можно сказать, что электрический ток создает вращающее магнитное поле.

Недостаточно прав для комментирования

Сложение внешних магнитных потоков с постоянный магнит. Магнитные цепи с постоянными магнитами

Трансгенерация энергии электромагнитного поля

Сущность исследований:

Основным направлением исследований является изучение теоретической и технической возможности создания устройств генерирующих электроэнергию за счет открытого автором физического процесса трансгенерации энергии электромагнитного поля. Суть эффекта заключается в том, что при сложении электромагнитных полей (постоянных и переменных) складываются не энергии, а амплитуды поля. Энергия поля пропорциональна квадрату амплитуды суммарного электромагнитного поля. В результате, при простом сложении полей энергия суммарного поля может во много раз превышать энергия всех исходных полей по отдельности. Такое свойство электромагнитного поля называется неаддитивностью энергии поля. Например, при сложении в стопку трех плоских дисковых постоянных магнитов энергия суммарного магнитного поля возрастает в девять раз! Аналогичный процесс происходит при сложении электромагнитных волн в фидерных линиях и резонансных системах. Энергия суммарной стоячей электромагнитной волны может во много раз превосходить энергию волн и электромагнитного поля до сложения. В итоге суммарная энергия системы возрастает. Процесс описывается простой формулой энергии поля:

При сложении трех постоянных дисковых магнитов объем поля уменьшается в три раза, а объемная плотность энергии магнитного поля возрастает в девять раз. В итоге, энергия суммарного поля трех магнитов вместе оказывается в три раза больше энергии трех разъединенных магнитов.

При сложении в одном объеме электромагнитных волн (в фидерных линиях, резонаторах, катушках, также происходит увеличение энергии электромагнитного поля по сравнению с исходной).

Теория электромагнитного поля демонстрирует возможность генерации энергии за счет переноса (транс-) и сложения электромагнитных волн, полей. Разработанная автором теория трансгенерации энергии электромагнитных полей не противоречит классической электродинамике. Представление о физическом континууме, как о сверхплотной диэлектрической среде с огромной скрытой энергией массы приводит к тому, что физическое пространство обладает энергией и трансгенерация не нарушает полный закон сохранения энергии (с учетом энергии среды). Неаддитивность энергии электромагнитного поля демонстрирует, что для электромагнитного поля простое выполнение закона сохранения энергии не происходит. Например, в теории вектора Умова-Пойтинга сложение векторов Пойтинга приводит к тому, что складывается электрическое и магнитное поля одновременно. Поэтому, например, при сложении трех векторов Пойтинга, общий вектор Пойтинга возрастает в девять раз, а не в три, как кажется на первый взгляд.

Результаты исследований:

Возможность получения энергии за счет сложения электромагнитных волн исследований исследовались экспериментально в различных типах фидерных линий — волноводах, двухпроводных, полосковых, коаксиальных. Диапазон частот составляет от 300 МГц до 12,5 ГГц. Мощность измерялась как прямо — ваттметрами, так и косвенно — детекторными диодами и вольтметрами. В результате, при выполнении определенных настроек в фидерных линиях получены положительные результаты. При сложении амплитуд полей (в нагрузках) выделяемая мощность в нагрузке превосходит мощность подаваемую с разных каналов (использовались делители мощности). Самым простым опытом, иллюстрирующим принцип сложения амплитуд, является эксперимент, в котором три узконаправленные антенны синфазно работают на одну приемную, к которой подключен ваттметр. Результат этого опыта: мощность фиксируемая на приемной антенне в девять раз больше чем дает каждая передающая антенна в отдельности. На приемной антенне складываются амплитуды (три) от трех передающих антенн, а мощность приема пропорциональна квадрату амплитуды. То есть при сложении трех синфазных амплитуд мощность приема возрастает в девять раз!

Следует заметить, что интерференции в воздухе (вакууме) является многофазной, по ряду признаков отличается от интерференции в фидерных линиях, объемных резонаторах, стоячих волнах в катушках и пр. В так называемой, классической картине интерференции наблюдается как сложение, так и вычитание амплитуд электромагнитного поля. Поэтому, в целом, при многофазной интерференции нарушение закона сохранения энергии носит локальный характер. В резонаторе или при наличии стоячих волн в фидерных линиях, наложение электромагнитных волн не сопровождается перераспределением электромагнитного поля в пространстве. При этом в четверть и полуволновых резонаторах происходит только сложение амплитуд полей. Энергия сложенных в одном объеме волн происходит энергию прошедшую от генератора в резонатор.

Экспериментальные исследования полностью подтверждают теорию трансгенерации. Из практики СВЧ известно, что даже при обычном электрическом пробое в фидерных линиях мощность превосходит мощность подаваемую от генератора. Например волновод, рассчитанный на мощность СВЧ 100 МВт, пробивается сложением двух СВЧ мощности по 25 МВт каждая, — при сложении двух встречных волн СВЧ в волноводе. Это может произойти при отражении мощности СВЧ от конца линии.

Разработаны ряд оригинальных принципиальных схем для генерации энергии с использованием различных типов интерференции. Основной диапазон частот — это метровый и дециметровый (СВЧ), вплоть до сантиметрового. На основе трансгенерации можно создать компактные автономные источники электроэнергии.

Системы переключающихся магнитных потоков основаны на переключении магнитного потока относительно съёмных катушек.
Суть рассматривающихся в интернете СЕ устройств состоит в том, что есть магнит, за который мы платим один раз, а есть магнитное поле магнита, за который никто денег не платит.
Вопрос состоит в том, что необходимо в трансформаторах с переключающимися магнитными потоками создать такие условия при которых поле магнита становится управляемым и мы его направляем. прерываем. перенаправляем так. чтобы при этом энергия на переключения была минимальной или беззатратной

Для того, чтобы рассматривать варианты этих систем, решил заняться изучением и приведением своих мыслей относительно свежих представлений.

Для начала хотелось заглянуть какими магнитными свойствами обладает ферромагнитный материал и т.д. Магнитные материалы обладают коэрцитивной силой.

Соответственно рассматривают коэрцитивную силу , полученную по циклу , или по циклу . Обозначают соответственно и

Коэрцитивная сила всегда больше . Этот факт объясняется тем, что в правой полуплоскости графика гистерезиса значение больше, чем , на величину:

В левой полуплоскости, наоборот, меньше, чем , на величину . Соответственно, в первом случае кривые будут располагаться выше кривых , а во втором — ниже. Это делает цикл гистерезиса уже цикла .

Коэрцитивная сила

Коэрцитивная сила — (от лат. coercitio — удерживание), значение напряженности магнитного поля, необходимое для полного размагничивания ферро- или ферримагнитного вещества. Измеряется в Ампер/метр (в системе СИ). По величине коэрцитивной силы различают следующие магнитные материалы

Магнитомягкие материалы — материалы с низкой коэрцитивной силой, которые намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в относительно слабых магнитных полях напряжённостью около 8—800 а/м. После перемагничивания внешне они не проявляют магнитных свойств, так как состоят из хаотически ориентированных намагниченных до насыщения областей. Примером могут служить различные стали. Чем больше коэрцитивной силой обладает магнит, тем он устойчивее к размагничивающим факторам. Магнитотвердые материалы — материалы с высокой коэрцитивной силой, которые намагничиваются до насыщения и перемагничиваются в сравнительно сильных магнитных полях напряжённостью в тысячи и десятки тысяч а/м. После намагничивания магнитно-твердые материалы остаются постоянными магнитами из-за высоких значений коэрцитивной силы и магнитной индукции. Примерами являются редкоземельные магниты NdFeB и SmCo, бариевые и стронциевые магнитотвердые ферриты.

С увеличением массы частицы радиус кривизны траектории увеличивается, а согласно первому закону Ньютона, увеличивается её инертность.

С увеличением магнитной индукции радиус кривизны траектории уменьшается, т.е. увеличивается центростремительное ускорение частицы. Следовательно, под действием одной и той же силы изменение скорости частицы будет меньше, а радиус кривизны траектории больше.

С увеличением заряда частицы увеличивается сила Лоренца (магнитная составляющая), следовательно, увеличивается и центростремительное ускорение.

При изменении скорости движения частицы изменяется радиус кривизны её траектории, меняется центростремительное ускорение, что следует из законов механики.

Если частица влетает в однородное магнитное поле индукцией В под углом, отличным от 90°, то горизонтальная составляющая скорости не меняется, а вертикальная составляющая под действием силы Лоренца приобретает центростремительное ускорение, и частица будет описывать окружность в плоскости, перпендикулярной вектору магнитной индукции и скорости. Благодаря одновременному перемещению вдоль направления вектора индукции частица описывает винтовую линию, причём будет возвращаться к исходной горизонтали через равные промежутки времени, т.е. пересекать её на равных расстояниях.

Тормозящее взаимодействие магнитных полей евзываются токами Фуко

Как только цепь в катушке индуктивности замкнута, вокруг проводника начинают действовать два встречно направленных потока.По закону Ленца, положительные заряды электрогаза (эфира) начинают своё винтовое движение приводя в действие атомы, по которому установлена электрическая связь. Отсюда моно объяснить наличие магнитного действия и противодействия.

Этим я объясняю торможение возбуждающего магнитного поля и противодействие ему при замкнутой цепи, тормозящим эффектом в электрогенераторе (механическое торможение или противодействие ротору электрогенератора механически прикладываемой силе и противодействие (торможение) тока Фуко падающему неодимовому магниту, падающему в медной трубке.

Немного о магнитных двигателях

Здесь так же применён принцип переключающихся магнитных потоков.
Но проще перейти к рисункам.

Как работать должна эта система.

Средняя катушка съёмная и работает на относительно широкой длине импульса, который создаётся прохождением магнитных потоков от магнитов изображенных на схеме.
Длинна импульса определяется индуктивностью катушки и сопротивлением нагрузки.
Как только время истекает и сердечник становится намагниченным, необходимо прерывать, размагничивать или перемагничивать сам сердечник. чтобы продолжать работу с нагрузкой.

а) Общие сведения. Для создания постоянного маг­нитного поля в целом ряде электрических аппаратов ис­пользуются постоянные магниты, которые изготавлива­ются из магнитно-твер­дых материалов, имею­щих широкую петлю ги­стерезиса (рис.5.6).

Работа постоянного магнита происходит на участке отH= 0 до H = — Н с. Эта часть петли называется кривой размагничивания.

Рассмотрим основные соотношения в постоян­ном магните, имеющем форму тороида с одним малым зазором б (рис.5.6). Благодаря форме тороида и небольшому зазору потоками рассеяния в таком магните можно пренебречь. Если зазор мал, то магнитное поле в нем можно счи­тать однородным.

Рис.5.6. Кривая размагничивания постоянного магнита

Если пренебречь выпучиванием, то индукции в зазоре В & и внутри магнита В одинаковы.

На основании закона полного тока при интегрирова­нии по замкнутому контуру 1231 рис. получим:

Рис.5.7. Постоян­ный магнит, имеющий форму тороида

Таким образом, напряженность поля в зазоре направ­лена встречно напряженности в теле магнита. Для элек­тромагнита постоянного тока, имеющего аналогичную форму магнитной цепи, без учета насыщения можно написать: .

Сравнивая мож­но видеть, что в случае с постоян­ным магнитом н. с, создающей поток в рабочем зазоре, является про­изведение напряженности в теле магнита на его длину с обратным знаком —Hl.

Воспользовавшись тем, что

, (5.29)

, (5.30)

где S -площадь полюса; — проводимость воздушного зазора.

Уравнение есть уравнение прямой, проходя­щей через начало координат во втором квадранте под углом а к оси Н . С учетом масштаба индукции т в и на­пряженности т н угол а определяется равенством

Так как индукция и напряженность магнитного поля в теле постоянного магнита связаны кривой размагничи­вания, то пересечение указанной прямой с кривой раз­магничивания (точка А на рис.5.6) и определяет со­стояние сердечника при заданном зазоре.

При замкнутой цепи и

С ростом б проводимость рабочего зазора и tga уменьшаются, индукция в рабочем зазоре падает, а на­пряженность поля внутри магнита увеличивается.

Одной из важных характеристик постоянного магни­та является энергия магнитного поля в рабочем зазоре W t . Учитывая, что поле в за­зоре однородно,

Подставляя значение Н ь получим:

, (5.35)

где V M — объем тела магнита.

Таким образом, энергия в рабочем зазоре равна энер­гии внутри магнита.

Зависимость произведения В(-Н) в функции индук­ции показана на рис.5.6 . Очевидно, что для точки С, в которой В(-Н) достигает максимального значения, энергия в воздушном зазоре также достигает наиболь­шей величины, и с точки зрения использования постоян­ного магнита эта точка является оптимальной. Можно показать, что точка С, соответствующая макси­муму произведения , есть точка пересечения с кривой размагничивания луча О К, проведенного через точку с координатами и .

Рассмотрим более подробно влияние зазора б на ве­личину индукции В (рис.5.6). Если намагничивание магнита производилось при зазоре б , то после снятия внешнего поля в теле магнита установится индукция, соответствующая точке А. Положение этой точки опреде­ляется зазором б.

Уменьшим зазор до значения , тогда

. (5.36)

При уменьшении зазора индукция в теле магнита воз­растает, однако процесс изменения индукции идет не по кривой размагничивания, а по ветви частной петли гистерезиса AMD. Индукция В 1 определяется точкой пересечения этой ветви с лучом, проведенным под углом к оси — Н (точка D).

Если мы снова увеличим за­зор до значения б , то индукция будет падать до значения В, при­чем зависимость В (Н) будет определяться ветвью DNA частной петли гистерезиса. Обычно частная петля гистерезиса AMDNA достаточно узка и ее заменяют прямой AD, которую на­зывают прямой возврата. Наклон к горизонтальной оси (+ Н) этой прямой называется коэффициентом возврата:

. (5.37)

Характеристика размагничивания материала обычно не приводится полностью, а задаются только величины индукции насыщения B s , остаточной индукции В г, коэр­цитивной силы Н с. Для расчета магнита необходимо знать всю кривую размагничивания, которая для боль­шинства магнитно-твердых материалов хорошо аппроксимируется формулой

Кривая размагничивания, выражаемая (5.30), мо­жет быть легко построена графически, если известны B s , В r .

б) Определение потока в рабочем зазоре для задан­ной магнитной цепи . В реальной системе с постоянным магнитом поток в рабочем зазоре отличается от потока в нейтральном сечении (середине магнита) из-за наличия потоков рассеяния и выпучивания (рис.).

Поток в нейтральном сечении равен:

, (5.39)

где поток в нейтральном сечении;

Поток выпучивания у полюсов;

Поток рассеяния;

Рабочий поток.

Коэффициент рассеяния о определяется равенством

Если принять, что потоки создаются одной и той же разностью магнитных потенциалов, то

. (5.41)

Индукцию в нейтральном сечении найдем, определив :

,

и воспользовавшись кривой размагничивания рис.5.6. Индукция в рабочем зазоре равна:

поскольку поток в рабочем зазоре в раз меньше, чем поток в нейтральном сечении.

Очень часто намагничивание системы происходит в несобранном состоянии, когда проводимость рабочего зазора уменьшена из-за отсутствия деталей из ферро­магнитного материала. В этом случае расчет ведется с ис­пользованием прямой возврата. Если потоки рассеяния значительны, то расчет реко­мендуется вести по участкам, так же как и в случае элек­тромагнита.

Потоки рассеяния в постоянных магнитах играют зна­чительно большую роль, чем в электромагнитах. Дело в том, что магнитная проницаемость магнитно-твердых материалов значительно ниже, чем у магнитно-мягких, из которых изготавливаются системы для электромагни­тов. Потоки рассеяния вызывают значительное падение магнитного потенциала вдоль постоянного магнита и уменьшают н. с, а следовательно, и поток в рабочем зазоре.

Коэффициент рассеяния выполненных систем ко­леблется в довольно широких пределах. Расчет ко­эффициента рассеяния и потоков рассеяния связан с большими трудностями. Поэтому при разработке новой конструкции величину коэффициента рассеяния реко­мендуется определить на специальной модели, в которой постоянный магнит заменен электромагнитом. Намагничивающая обмотка выбирается такой, чтобы по­лучить в рабочем зазоре необходимый поток.

Рис.5.8. Магнитной цепи с постоянным магнитом и потоками рассеяния и выпучивания

в) Определение размеров магнита по требуемой ин­дукции в рабочем зазоре. Эта задача является еще более трудной, чем определение потока при известных разме­рах. При выборе размеров магнитной цепи обычно стремятся к тому, чтобы индукция В 0 и напряженность Н 0 в нейтральном сечении соответствовали максимальному значению произведения Н 0 В 0 . При этом объем магнита будет минимальным. Даются следую­щие рекомендации по выбору материалов. Если требу­ется при больших зазорах получить большое значение индукции, то наиболее подходящим материалом является магнико. Если при большом зазоре необходимо создать небольшие индукции, то можно рекомендовать альниси. При малых рабочих зазорах и большом значении индук­ции целесообразно применение альни.

Сечение магнита выбирается из следующих сообра­жений. Индукция в нейтральном сечении выбирается равной В 0 . Тогда поток в нейтральном сечении

,

откуда сечение магнита

.
Величины индукции в рабочем зазоре В р и площадь полюса являются заданными величинами. Наиболее трудным является определение значения коэффициента рассеяния. Величина его зависит от конструкции и индукции в сердечнике. Если сечение магнита получилось большим, то применяют не­сколько магнитов, включенных параллельно. Длина маг­нита определяется из условия создания необходимой н.с. в рабочем зазоре при напряженности в теле магнита Н 0:

где б р — величина рабочего зазора.

После выбора основных размеров и конструирования магнита проводится поверочный расчет по методике, опи­санной ранее.

г) Стабилизация характеристик магнита. В процессе работы магнита наблюдается уменьшение потока в ра­бочем зазоре системы — старение магнита. Различают структурное, механическое и магнитное старение.

Структурное старение наступает вследствие того, что после закалки материала в нем возникают внутренние напряжения, материал приобретает неоднородную струк­туру. В процессе работы материал становится более од­нородным, внутренние напряжения исчезают. При этом остаточная индукция В т и коэрцитивная сила Н с умень­шаются. Для борьбы со структурным старением мате­риал подвергается термообработке в виде отпуска. При этом внутренние напряжения в материале исчезают. Его характеристики становятся более стабильными. Алюминиево-никелевые сплавы (альни и др.) не требуют струк­турной стабилизации.

Механическое старение наступает при ударах и ви­брациях магнита. Для того чтобы сделать магнит нечув­ствительным к механическим воздействиям, его подвер­гают искусственному старению. Образцы магнита перед установкой в аппарат подвергаются таким ударам и ви­брации, которые имеют место в эксплуатации.

Магнитное старение — изменение свойств материала под действием внешних магнитных полей. Положитель­ное внешнее поле увеличивает индукцию по прямой воз врата, а отрицательное снижает ее по кривой размагни­чивания. Для того чтобы сделать магнит более стабиль­ным, его подвергают действию размагничивающего поля, после чего магнит работает на прямой возврата. Из-за меньшей крутизны прямой возврата влияние внешних полей уменьшается. При расчете магнитных систем с по­стоянными магнитами необходимо учитывать, что в про­цессе стабилизации магнитный поток уменьшается на 10-15%.

Что же такое постоянный магнит? Постоянным магнитом называется тело, способное долгое время сохранять намагничивание. В результате многократных исследований, проведенных многочисленных опытов, мы можем сказать, что только три вещества на Земле могут быть постоянными магнитами (рис. 1).

Рис. 1. Постоянные магниты. ()

Только эти три вещества и их сплавы могут быть постоянными магнитами, только они могут намагничиваться и сохранять такое состояние долгое время.

Постоянные магниты использовались очень давно, и в первую очередь это приборы ориентирования в пространстве — первый компас был изобретен в Китае для того, чтобы ориентироваться в пустыне. На сегодняшний день о магнитных стрелках, о постоянных магнитах уже никто не спорит, их используют повсеместно в телефонах и в радиопередатчиках и просто в различных электротехнических изделиях. Они могут быть разными: есть полосовые магниты (рис. 2)

Рис. 2. Полосовой магнит ()

А есть магниты, которые называются дугообразными или подковообразными (рис. 3)

Рис. 3. Дугообразный магнит ()

Исследование постоянных магнитов связано исключительно с их взаимодействием. Магнитное поле может создаваться электрическим током и постоянным магнитом, поэтому первое, что было проведено, — это исследования с магнитными стрелками. Если поднести магнит к стрелке, то мы увидим взаимодействие — одноименные полюса будут отталкиваться, а разноименные будут притягиваться. Такое взаимодействие наблюдается со всеми магнитами.

Расположим вдоль полосового магнита маленькие магнитные стрелки (Рис. 4), южный полюс будет взаимодействовать с северным, а северный будет притягивать южный. Магнитные стрелки будут располагаться вдоль линии магнитного поля. Принято считать, что магнитные линии направлены вне постоянного магнита от северного полюса к южному, а внутри магнита от южного полюса к северному. Таким образом, магнитные линии замкнуты точно так же, как и у электрического тока, это концентрические окружности, они замыкаются внутри самого магнита. Получается, что вне магнита магнитное поле направлено от севера к югу, а внутри магнита от юга к северу.

Рис. 4. Лини магнитного поля полосового магнита ()

Для того чтобы пронаблюдать форму магнитного поля полосового магнита, форму магнитного поля дугообразного магнита, воспользуемся следующими приборами или деталями. Возьмем прозрачную пластину, железные опилки и проведем эксперимент. Посыплем железными опилками пластину, находящуюся на полосовом магните (рис. 5):

Рис. 5. Форма магнитного поля полосового магнита ()

Мы видим, что линии магнитного поля выходят из северного полюса и входят в южный полюс, по густоте линий можно судить о полюсах магнита, где линии гуще — там находятся полюса магнита (рис. 6).

Рис. 6. Форма магнитного поля дугообразного магнита ()

Аналогичный опыт проведем с дугообразным магнитом. Мы видим, что магнитные линии начинаются на северном и заканчиваются на южном полюсе по всему магниту.

Нам уже известно, что магнитное поле образуется только вокруг магнитов и электрических токов. Как же нам определить магнитное поле Земли? Любая стрелка, любой компас в магнитном поле Земли строго ориентированы. Раз магнитная стрелка строго ориентируется в пространстве, следовательно, на нее действует магнитное поле, и это магнитное поле Земли. Можно сделать вывод о том, что наша Земля — это большой магнит (Рис. 7) и, соответственно, этот магнит создает в пространстве достаточно мощное магнитное поле. Когда мы смотрим на стрелку магнитного компаса, мы знаем, что красная стрелочка показывает на юг, а синяя на север. Как же располагаются магнитные полюсы Земли? В этом случае необходимо помнить о том, что на северном географическом полюсе Земли располагается южный магнитный полюс и на южном географическом полюсе располагается северный магнитный полюс Земли. Если рассмотреть Землю как тело, находящееся в пространстве, то можно говорить о том, что, когда мы идем по компасу на север, мы придем на южный магнитный полюс, а когда идем на юг — мы попадем на северный магнитный полюс. На экваторе стрелочка компаса будет располагаться практически горизонтально относительно поверхности Земли, и чем ближе мы будем находиться к полюсам, тем вертикальнее будет расположение стрелки. Магнитное поле Земли могло изменяться, были времена, когда полюсы менялись относительно друг друга, то есть южный был там, где северный, и наоборот. По предположению ученых, это было предвестником больших катастроф на Земле. Последние несколько десятков тысячелетий этого не наблюдалось.

Рис. 7. Магнитное поле Земли ()

Магнитные и географические полюса не совпадают. Внутри самой Земли тоже существует магнитное поле, и, как в постоянном магните, оно направлено от южного магнитного полюса к северному.

Откуда же берется магнитное поле в постоянных магнитах? Ответ на этот вопрос дал французский ученый Андре-Мари Ампер. Он высказал идею о том, что магнитное поле постоянных магнитов объясняется элементарными, простейшими токами, протекающими внутри постоянных магнитов. Эти простейшие элементарные токи определенным образом усиливают друг друга и создают магнитное поле. Отрицательно заряженная частица — электрон — движется вокруг ядра атома, это движение можно считать направленным, и, соответственно, вокруг такого движущегося заряда создается магнитное поле. Внутри любого тела количество атомов и электронов просто огромно, соответственно, все эти элементарные токи принимают упорядоченное направление, и мы получаем достаточно значительное магнитное поле. То же самое мы можем сказать о Земле, то есть магнитное поле Земли очень напоминает магнитное поле постоянного магнита. А постоянный магнит — это достаточно яркая характеристика любого проявления магнитного поля.

Кроме существования магнитных бурь, существуют еще магнитные аномалии. Они связаны с солнечным магнитным полем. Когда на Солнце происходят достаточно мощные взрывы или выбросы, они происходят не без помощи проявления магнитного поля Солнца. Это эхо достигает Земли и сказывается на ее магнитном поле, в результате мы с вами наблюдаем магнитные бури. Магнитные аномалии связаны с залежами железных руд в Земле, огромные залежи в течение долгого времени намагничиваются магнитным полем Земли, и все тела, находящиеся вокруг, будут испытывать действие магнитного поля со стороны этой аномалии, стрелки компасов будут показывать неправильное направление.

На следующем уроке мы с вами рассмотрим другие явления, связанные с магнитными действиями.

Список литературы

1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. — М.: Мнемозина.
2. Перышкин А.В. Физика 8. — М.: Дрофа, 2010.
3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. — М.: Просвещение.

1. Class-fizika.narod.ru ().
2. Class-fizika.narod.ru ().
3. Files.school-collection.edu.ru ().

Домашнее задание

1. Какой из концов стрелки компаса притягивается к северному полюсу Земли?
2. В каком месте Земли нельзя верить магнитной стрелке?
3. О чем говорит густота линий на магните?

Научная телеграмма от Exploratorium и Public Radio International

Полярный Противоположности Исландии необычные вулканы имеют магнитные поля, которые, кажется, бросают вызов Земля. Как? пользователя Пол Доэрти, с дополнительной информацией от Робина Маркса В Земля — ​​это магнит с северным и южным полюсами. An электромагнит, а точнее. Магнитное поле Земли создается электрическими токами, протекающими во вращающейся и конвектирующей жидкости металл внешнего ядра планеты. Мы склонны думать о магнитные Северный и Южный полюса как стационарные (дом Санты не другими словами, двигаться), но это не так. Они дрейфуют со временем, и ни один из них не расположен точно на географических полюсах.Один магнитный полюс находится в Северной Канаде, около 15 градусов широты от географического Северного полюса. Другой — побережья Антарктиды. Это гору (окутанную облаками) называют моберг, потому что она вспыхнул подо льдом. Лава в верхней половине соответствует магнетизму Земли сегодня.Лава из нижней половины фиксирует перевернутые полюса. Со временем полюса дрейфовать достаточно, чтобы фактически поменяться местами, меняя направление движения. Какие это значит? Подумайте об этом так: если вы сегодня воспользуетесь компасом, стрелка указывает на магнитный север. Если бы вы использовали тот же компас 700000 лет назад он указывал на магнитный юг. Этот разворот полюсов дает ученым подсказки о том, как Земля была формируются и меняются с течением времени. Особенно в Исландии. Подо льдом в ближайшем океане образовались хребты и горы. вулканической активностью на протяжении миллионов лет. Когда извержение приносит лава на поверхность, расплавленная порода остывает с магнетизмом, который совпадает с землей во время извержения. Так что если ты стоя на скалистом склоне горы, образовавшейся в результате извержения 700000 лет назад назад ваш компас будет указывать на юг.Если вы подниметесь выше, чтобы более новые отложения горных пород, ваш компас снова будет указывать на север. Вы можете показать себе, как работают магические полюса планеты. Попробуй это! Можно сделать 3-х мерную модель магнитных полей, вставив небольшой сильный магнит в сферу. Если вы насадите на сферу использованные скобы, вы увидите, как поле работает, так как ориентация скоб будет меняться с «широта.» Что нужно ли мне? Вы можете купить предварительно собранный земной шар с магнитом внутри от Arbor Scientific, P.O. Box 2750, Ann Arbor, Michigan 48106 (1-800-367-6695) примерно для 15 долларов (в 2000 году). Или вы можете сделать себе: использовать Sqeeshball, мягкий игрушечный мяч с напечатанным на нем земным шаром, доступный в магазины игрушек и безделушек Неодимовый магнит — цилиндр размером 1 см х 1 см можно сделать из двух стандартных размеров. Диски 1 см x 1/2 см (достаточно сильны только неодимовые магниты для этого.Их можно приобрести у Dowling Miner, P.O. Box 1829, Sonoma, CA 95476, 1-800-MAGNET1 или All Magnetics, 930 S. Placentia Ave. Placentia, CA, 92670, 1-800-AMAGNET.) термоклей или силикон уплотнение универсальный нож или ножницы компас Сборка: Если собираете свою магнитную землю, прорежьте щель в шаровом шарике и вставьте магнит в центр.Направьте один из плоских концов магнита к северному полюсу земли. Закройте мяч силиконом. герметик или термоклей. Исследуйте магнитный поле мяча. Если вы поместите на мяч использованную скобу, скоба будет прилипать к мячу и совпадать с магнитным полем мяча. Добавьте к мячу еще скрепок. Обратите внимание, что скобы прилегают мяч по окружности, это «магнитный экватор».»На «магнитные полюса», скобы стоят вертикально. Между полюсами к экватору скобы стоят под разными углами по отношению к плоскости, касательной к мячу. Угол между скобкой и касательная плоскость известна как «магнитный наклон» или «провал магнитного поля». Используйте компас для исследования магнитное поле, окружающее сферу. Поле простирается из сферы; таким же образом растягивается магнитное поле Земли далеко в космос.Поле Земли захватывает заряженные частицы из Солнце, образующее радиационные пояса Ван Аллена. Если компас держится вдали от магнитной сферы он выровняется с магнитным поле реальной Земли, а не вашей модели Земли. Заметить, что в Северной Америке северный полюс магнитного зонда (красный) указывает на север и вниз. Что Продолжается? Земля — ​​это магнит с магнитным северным и южным полюсами.Потому что у него всего два полюса, два места, где скобы стоят вертикально, его магнитное поле моделируется так называемым «дипольным полем». Сфера с магнитом внутри создает магнитный диполь, подобный земному. Скобы выровняется с этим магнитным полем. По мере совмещения скоб они показать линии поля, которые проходят между северным и южным полюсами, они также показывают, что поле на большей части сферы не касается на его поверхность.Хотя магнитное поле этого эксперимента Земля, созданная постоянным магнитом, на самом деле является электромагнитом. Магнитное поле Земли создается электрическими токами, которые течение во вращающемся и конвектирующем жидком металле земли внешнее ядро. Компас совпадает с магнитное поле Земли, однако ось компаса не позволяйте ему вращаться вверх или вниз, поэтому он показывает только горизонтальную компонент поля.

Возраст Земли

Эрозия континентов как часы креационизма

Кевин Меллем

Креационисты и ученые годами спорят о возрасте Земли и Вселенной. В ходе этих дебатов очевидное ослабление магнитного поля Земли использовалось креационистами молодой Земли как доказательство того, что миру всего тысячи лет, в то время как ученые утверждают, что циклическая природа магнитного поля делает любой возраст, создаваемый магнитным полем. теория распада недействительна.Тщательный анализ теорий как креационистов, так и ученых может дать более ясную картину того, кто прав в этой затянувшейся дискуссии.

Аргумент креационистов основан на теории, предложенной доктором Томасом Барнсом в 1971 году (Humphreys 1993). Используя данные, полученные Китом Макдональдом и Робертом Ганстом в 1967 году, доктор Барнс утверждал, что магнитное поле Земли нециклически распадается с экспоненциальной скоростью с начала сотворения (Matson 2002). Барнс использовал данные Макдональда и Ганста для построения экспоненциальной кривой и, экстраполируя наблюдаемые данные назад во времени, используя свое уравнение экспоненциального затухания, Барнс утверждал, что магнитное поле было примерно на 40 процентов сильнее в 1000 А.D. чем сегодня (Sarfati 1998). Продолжая эту экстраполяцию, Барнс заявил, что Земля не должна быть старше 10 000 лет, иначе сила магнитного поля была бы настолько большой, что расплавила бы Землю (Sarfati 1998).

К несчастью для доктора Барнса, наблюдаемые научные данные показали, что магнитное поле Земли не ослабевает постоянно с момента создания. Фактически, магнитное поле со временем колебалось и меняло полярность, что подтверждается свидетельствами периодов увеличения и уменьшения энергии поля (Sarfati 1998).Из-за этой циклической флуктуации ученые утверждали, что силу магнитного поля нельзя использовать для определения возраста Земли, поскольку это обратимый циклический процесс (Стассин, 2005). Однако креационисты предложили решение этой потенциальной проблемы. Доктор Рассел Хамфрис, физик-ядерщик, рассматривает наводнение Книги Бытия как причину колебаний магнитного поля. Используя креационистскую теорию о том, что Потоп из Книги Бытия был вызван падением тектонических плит к ядру Земли, д-р.Хамфрис утверждает, что тектонические плиты вызвали внезапное охлаждение внешних частей ядра Земли (Sarfati 1998). Это внезапное охлаждение вызовет конвекционные токи, протекающие в ядре, что вызовет многочисленные инверсии магнитного поля в течение тысяч лет (Humphreys 1993). Согласно Хамфризу, эти изменения поля произошли бы быстро во время Потопа, что привело бы к увеличению интенсивности (силы и направления) магнитного поля, пока оно не достигло максимума во времена Иисуса Христа.Как показано на рис. 1 ниже, Хамфрис считает, что интенсивность поля уменьшалась со времен Христа.

Этот график вызывает столько же вопросов, сколько и ответов. Например, в каком состоянии было магнитное поле до потопа? Сам Хамфрис не дает научных ответов на этот конкретный вопрос, вместо этого сосредотачиваясь на своих данных и теориях, касающихся времени Потопа, которое он обозначает как третье тысячелетие до Рождества Христова (Humphreys 1993).

Хамфрис, однако, излагает свою теорию распада постоянного магнитного поля, теорию динамического распада.Согласно этой теории, магнитное поле Земли постоянно теряет около половины своей энергии каждые 700 лет (Хамфрис, 1993). Используя сделанные им самим предположения о максимальной энергии (важно отметить, что энергия — это не то же самое понятие, что и интенсивность) магнитного поля во время создания, Хамфрис создает следующий рисунок, который показывает возраст в зависимости от энергии. кривая как для теории динамического распада, так и для теории свободного распада, аналогичной теории Барнса (Humphreys 1993).

На основании его предположений о том, что энергия магнитного поля находилась в состоянии постоянного распада, и принимая во внимание его теорию о том, что Потоп вызвал ускоренную скорость распада, что привело к значительному падению энергии за относительно короткий период времени. Хамфрис заключает, что Земле должно быть всего около 6000 лет (Humphreys 1993).

Научное сообщество быстро отреагировало на данные о возрасте, представленные креационистами, и предоставило несколько опровержений утверждениям Барнса.Любые недостатки, обнаруженные в работе Барнса, также дискредитируют работу Хамфриса, поскольку работа Хамфриса основана на работе Барнса. Первое, что сделали ученые, это то, что Барнс использовал устаревшую модель в своем анализе недр Земли (Matson 2002). При использовании устаревшей модели любые предположения, сделанные Барнсом, становятся недействительными. Во-вторых, используя данные Макдональдса и Ганста, Барнс проанализировал только дипольную составляющую магнитного поля, что не является точным измерением общей напряженности магнитного поля Земли (Matson 2002).В-третьих, ученые показывают, что данные, используемые Барнсом, легче соответствуют линейной кривой, чем экспоненциальной, и Барнс выбрал экспоненциальную кривую, основываясь на неверных предположениях (Thompson 1997).

Научный ответ на кажущееся затухание магнитного поля дал доктор Вальтер Эльзассер, физик из Университета Юты. Согласно доктору Эльзассеру, магнитное поле Земли создается динамо-машиной в ядре Земли (Matson 2002). Это динамо-машина приводится в движение неизвестным источником энергии, но последующее движение жидкости внутри ядра создает магнитное поле вокруг Земли (Matson 2002).Креационисты поспешили поставить эту теорию под сомнение, потому что они видят тот факт, что источник энергии динамо-машины неизвестен, как свидетельство того, что теория может быть неверной.

Очевидно, что дебаты между креационистами и учеными будут продолжаться еще некоторое время, поскольку обе стороны стремятся доказать свою правоту. Однако мы ясно видим, что креационисты используют ошибочный аргумент. Используя устаревшие модели, их теории теряют актуальность. Если они хотят доказать, что Земле действительно всего тысячи лет, им нужно будет проанализировать колебания магнитного поля с новой точки зрения.Точно так же ученым нужно будет продолжить исследования модели динамо до тех пор, пока не будет обнаружен таинственный источник энергии. Если они смогут распознать источник, они приблизятся на один шаг к проверке своей модели; если они не могут его идентифицировать, им придется обратиться к другим моделям за ответами. Ответы для обеих сторон лежат в продолжении исследований — только тогда мы сможем определить, сможем ли мы датировать Землю, используя ее магнитное поле в качестве часов.

Источники:

1. Хамфрис, Рассел.1993. «Магнитное поле Земли молодое». Влияние. http://www.icr.org/index.php?module=articles&action=view&ID=371. Доступ: 15 октября 2005 г.
2. Матсон, Дэйв. 2002. Доказательство «молодой Земли» «№11: Поскольку магнитное поле Земли распадается с экспоненциальной скоростью, его сила была бы нереально высокой 25 000 лет назад. Таким образом, Земле меньше 25 000 лет». http://www.infidels.org/library/modern/dave_matson /youngearth/specific_arguments/mintage_field.html. Доступ: окт.15, 2005.
3. Сарфати, Джонатан. 1998. «Магнитное поле Земли: свидетельство того, что Земля молода» Ответы в Книге Бытия. http://www.answersingenesis.org/creation/v20/i2/mintage.asp. Доступ: 15 октября 2005 г.
4. Стассин, Крис. 2005. «Возраст Земли». Архив Talk.Origins. http://www.talkorigins.org/faqs/faq-age-of-earth.html. Доступ: 31 октября 2005 г.
5. Томпсон, Тим. 1997. «О науке о сотворении и предполагаемом распаде магнитного поля Земли» Talk Origins.http://www.talkorigins.org/faqs/magfields.html. Доступ: 15 октября 2005 г.

Открытие магнитного поля Земли / Магнитное поле Земли / Земля и морские науки о Земле / Наша наука / Главная страница

Тенденция магнита выстраиваться в направлении север-юг, давая магнитный компас, была открыта китайцами около 2000 лет назад. Несколько сотен лет спустя они обнаружили, что магнитный север, на который указывает компас, не обязательно совпадал с истинным севером.Горизонтальный угол между ними известен как склонение, и китайцы также обнаружили, что этот угол меняется со временем.

Магнитный компас прибыл в Европу в двенадцатом веке и оказался ценным подспорьем в океанской навигации. К шестнадцатому веку склонение измерялось в разных местах, так что направление компаса можно было корректировать для более точной навигации. Также в этом столетии Георг Хартманн и Роберт Норман независимо друг от друга открыли магнитное наклонение, угол между магнитным полем и горизонталью.Затем в 1600 году Уильям Гилберт опубликовал книгу «Де Магнете», в которой он пришел к выводу, что Земля ведет себя как гигантский магнит.

Как создается магнитное поле?

С тех пор прошло почти четыреста лет, чтобы создать убедительную теорию того, как создается это магнитное поле. Постепенно стало очевидно, что очевидная теория о том, что Земля состоит из магнитных горных пород, неверна, поскольку горные породы теряют свой магнетизм при температурах, обнаруживаемых на любой значительной глубине Земли.Фурье-анализ показывает, что магнитные вариации на поверхности Земли состоят в основном из коротковолновых вариаций (<200 км), вызванных поверхностными породами, и длинноволновых вариаций (> 5000 км), обусловленных основным полем Земли.

В 1919 году Лармор предположил, что самовозбуждающая динамо-машина может объяснить магнитное поле Земли, а также Солнца и других звезд, но именно Эльзассер и Буллард в 1940-х годах показали, как движение в жидком ядре Земля может создавать самоподдерживающееся магнитное поле.К этому времени сейсмология и другие исследования дали более четкое представление о Земле, поскольку она имеет твердое внутреннее ядро, жидкое внешнее ядро, оба с составом более металлических (в основном железо), чем скальные породы, и скалистую мантию, все ниже тонкая корка, это все, что мы можем непосредственно увидеть. Энергия радиоактивности распространяется наружу в виде тепла, вызывая тепловую конвекцию в активной зоне. Кажется, что эта конвекция является причиной магнитного поля Земли, хотя наши знания о ядре и его динамике отрывочны.Наши знания ограничиваются утверждением, что режимы потока, подобные тем, которые могут возникать в ядре, могут создавать самоподдерживающиеся динамо с характеристиками, аналогичными тем, которые необходимы для создания магнитного поля Земли.

Динамо Земли нестабильно, как показывают перемагничивание, когда полярность всего магнитного поля меняется. Они были постоянной чертой истории Земли, последние около 500 000 лет назад. Фактически, некоторые изменения магнитного поля, наблюдаемые на поверхности Земли с временным интервалом в год или два (магнитные рывки), могут быть вызваны изменениями в динамо-машине, хотя это все еще обсуждается.

Можем ли мы предсказать магнитные значения?

Важность этого состоит в том, что мы не можем точно предсказать магнитные значения. Мы можем описать текущую область, исходя из обсерваторий и спутниковых измерений, и как она изменилась по сравнению с предыдущей областью, которая рассчитывается на международном уровне на 5-летней основе, но, возможно, через 5 или 10 лет могут произойти изменения, которые мы не можем предвидеть. Таким образом, наши прогнозы несколько ненадежны.

Как сформировалось первое магнитное поле Вселенной

Мэгги Макки

Согласно новому анализу, первые магнитные поля во Вселенной возникли в пределах 370 000 лет после Большого взрыва.Работа опирается на стандартную физику, в отличие от некоторых предыдущих теорий, и может пролить свет на то, как росли самые первые звезды.

Относительно ограниченные магнитные поля, такие как у Земли и Солнца, создаются турбулентным перемешиванием проводящих жидкостей в их ядрах. Но крупномасштабные поля, запутанные внутри галактик и скоплений галактик, сложнее объяснить только перемешиванием жидкостей. Это потому, что большинство галактик с момента своего образования повернулись всего несколько десятков раз.

«Галактики не совершали много вращений за все время своего существования, поэтому неясно, какое усиление можно получить», — говорит Дам Тхань Сон из Вашингтонского университета в Сиэтле, США, который не участвовал в новом исследовании. .«Нужно какое-то начальное небольшое магнитное поле».

Некоторые исследователи пытались объяснить происхождение этого так называемого «затравочного» поля, привлекая новые физические механизмы, такие как связь электромагнитных полей с экзотическими частицами или гравитацией в первые мгновения после Большого взрыва.

«В этом направлении было много моделей, большинство из которых основаны на новой физике и поэтому неубедительны», — комментирует Джордж Филд из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже, Массачусетс, США.

Горячий суп

Теперь исследователи во главе с Киётомо Итики из Национальной астрономической обсерватории Японии в Токио использовали стандартную физику для объяснения поля семян. Они говорят, что поле возникло до образования первых атомов, когда Вселенная была горячим супом из протонов, электронов и фотонов — состояние, которое сохранялось в течение первых 370 000 лет после большого взрыва.

Фотоны оказывают на электроны другое давление, чем протоны, а также чаще рассеиваются электронами.Исследователи обнаружили, что различия в движении электронов и протонов генерируют вращающийся электрический ток, который создает магнитные поля.

Филд говорит, что зависимость этого механизма от стандартной физики была бы интересна, если бы это подтвердилось. Но он предупреждает, что нельзя исключать и другие модели, например те, которые генерируют зародышевое поле в дисках материи, окружающих колоссальные черные дыры.

Всестороннее влияние

Если японский анализ верен, он может дать ключ к разгадке природы ранней Вселенной, которая была сформирована самым первым поколением звезд.Считается, что они были чрезвычайно массивными и недолговечными и засеяли пространство вокруг себя тяжелыми элементами, когда они умерли.

Но, согласно новой статье, за первые несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва «семенное поле» должно было стать достаточно сильным, чтобы повлиять на вращение дисков материи вокруг этих первых звезд. Это повлияло бы на то, насколько массивными они могли расти, и повлияло бы на химию и структуру ранней Вселенной.

«Магнитные поля, в дополнение к гравитации, играют решающую роль в процессах образования различных объектов и их динамической эволюции во Вселенной», — сказал Ичики в интервью « New Scientist ».

Поле семян в миллион раз слабее, чем поля в сегодняшних галактиках, но команда говорит, что космические обсерватории будущего могут обнаружить его косвенно. Когда очень массивные звезды взрываются, они выбрасывают электроны высокой энергии, которые излучают фотоны, называемые гамма-лучами. Но затравочное поле может отклонять эти электроны, вызывая задержку прихода гамма-лучей по сравнению с другими длинами волн света в космические телескопы будущего.

Ссылка на журнал & двоеточие; Наука (DOI & col; 10.1126 / наука. 1120690)

Полюса Земли в конце концов перевернутся, и что тогда?

Многие аспекты нашей жизни зависят от магнитного поля Земли, закрепленного на Северном и Южном полюсах, от электросети, питающей наши компьютеры, до спутников, которые позволяют нам смотреть телевизор. С ним перемещаются черепахи и другие существа. Но, как показывает Аланна Митчелл в своей новой книге The Spinning Magnet , , так было не всегда.В самом деле, так же мало — во всяком случае, в геологическом времени — как 780 000 лет назад полюса поменялись местами. Некоторые ученые считают, что это может произойти снова, с потенциально катастрофическими последствиями для жизни на Земле. (Почему еще не время паниковать по поводу переворота магнитного поля.)

Когда National Geographic догнал ее по телефону из ее дома в Торонто, Митчелл объяснила, как ученый из Мэриленда построил гигантское приспособление, чтобы попытаться имитировать магнитное поле Земли; как спутники заглядывают в ядро ​​Земли глубже, чем когда-либо; и почему то, что называется южноатлантической аномалией, может предвещать новый поворот полюсов.

Предоставлено Penguin Random House

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Мы принимаем это как должное, но прямо у нас под ногами действуют невероятно сложные и непостоянные силы. Отправьте нас в путешествие к центру Земли и объясните, как спутниковые технологии позволяют нам получить беспрецедентный обзор нашей планеты.

Такой отличный вопрос! За последние 100 лет ученым удалось проникнуть под земную кору и заглянуть внутрь ядра планеты.Первоначально они сделали это с помощью сейсмологии, а в последнее время, глядя на это математически, экстраполяция с информационных спутников дает нам.

Магнитное поле, которое защищает нашу планету от солнечного и галактического излучения, опасных лучей, которые могут нанести вред объектам на нашей планете, создается во внешнем ядре. Когда энергия проходит через это ядро, она создает электрический ток, который, в свою очередь, создает магнитный экран, уходящий далеко в космос. В 1980-х годах ученые начали отправлять спутники в атмосферу и получать эти маленькие проблески того, что происходит с магнитным экраном.С помощью математики они могут взять эти расчеты из космоса и посмотреть, что происходит внутри этого расплавленного внешнего ядра, где генерируется поле.

То, что они нашли, феноменально удивительно. Внутри сердечника есть абсолютно замученных сгустков магнитных полей. У вас есть два полюсных магнитных поля, которые защищают нашу планету, северный и южный полюса, но внутри этого расплавленного ядра есть все эти фракции, вроде битвы титанов, которые пытаются свергнуть диполь.Если им это удастся, что они делали сотни раз в истории планеты, то северный и южный полюса поменяются местами.

Многие существа обладают так называемым магнетическим шестым чувством. Объясните, как это работает, и какие вредные последствия могут иметь возможные сбои.

Ученые выяснили, что все растения и животные реагируют на магнитное поле нашей планеты. Допустим, вы — кит, пытающийся добраться до побережья Северной Америки, туда, где весной водятся хорошие рыбы, где вы можете откормить себя, размножиться и передать свою ДНК.Если вы не можете понять, как туда добраться, ориентируясь по магнитному полю, это может повлиять на вашу репродуктивную стратегию. Точно так же некоторым черепахам нужно вернуться в ту же бухту в Австралии, чтобы отложить яйца. Беспокойство заключается в том, что они не смогут найти этот пляж, если не смогут ориентироваться по магнитному полю, и могут в конечном итоге отправиться в другое место.

Будет ли это иметь значение, чтобы навредить жизни на Земле? Эта часть не ясна. Прямо сейчас на нашей планете сложилась ситуация, когда около одной трети существ на нашей планете уже в опасности, а некоторые критически в опасности.Итак, вы не говорите о времени, нормальном для жизни на Земле. Большой вопрос о возможном переключении полюсов заключается в том, какое влияние это окажет на существ, которые уже серьезно скомпрометированы в своей способности идти туда, куда им нужно.

Промежуток времени: 7 удивительных видов Земли из космоса

Наручные часы: Покадровые снимки, полученные с помощью климатической обсерватории глубокого космоса, открывают беспрецедентные виды нашей планеты в движении.

Электромагнитные помехи в космосе также могут нанести огромный ущерб технологиям, от которых мы зависим.Расскажите нам о магнитной буре 2012 года и о том, как британская компания разработала алгоритм для страховой отрасли, чтобы рассчитать стоимость будущих бурь.

Наши электронные сети очень тесно связаны между собой, поэтому отказ в одной из них может распространиться по всей планете. В 2012 году произошла катастрофа из-за абсолютной супер-бури, которую выпустило солнце. Это масштабное событие, происходящее раз в 150 лет, произошло, когда Солнце повернулось от нашей Земли. Если бы это было на неделю или две раньше, он был бы прямо перед нашей планетой, и судебно-медицинский анализ показывает, что, если бы это произошло, нас отправили бы обратно в викторианскую эпоху с точки зрения наших электрических систем.

Тот факт, что это было почти что не удалось и так хорошо зарегистрированы спутниками, позволил ученым обратиться к правительствам и академикам и сказать: «Послушайте, это было действительно близкое событие. Это могло полностью разрушить наши электронные системы, разве мы не должны начать к этому готовиться? » В результате группа в Великобритании разработала способ взглянуть на экономические издержки этих больших солнечных бурь и попытаться выяснить, что мы можем сделать, чтобы защитить себя. Стоимость может достигать 41 доллара.5 миллиардов в день в экономику США только от одного шторма. И это при условии, что он не распространится за пределы США, что, конечно, распространится.

Давайте вернемся в прошлое, в центральную часть Франции и к ученому по имени

Бернар Брюнес , которого вы называете «забытым человеком магнетизма». Поднимите для нас стул у его камина и объясните, почему он так важен.

Брюнес был геофизиком, который хотел проследить магнитное поле Земли во времени. Для этого ему требовалось уникальное образование: толстый кусок нетронутой терракоты, который затем был покрыт горячей базальной лавой из вулкана.Когда терракота нагревается, а затем остывает, некоторые электроны в ее молекулярной структуре становятся ископаемыми магнитами. Они установят координаты магнитного поля в этом точном месте Земли в это точное время, чтобы вы могли очень точно увидеть, что происходило.

Брюни жили недалеко от Пюи-де-Дом в Центральном массиве, в центре Франции, где есть все эти потухшие вулканы. Приходит известие от одного из его друзей, который был резчиком на дорогах, и он сказал: «Я только что перерезал дорогу в этом месте под названием Понтфарин, и он показал именно то, что вы ищете.Брюнес пакует долота, садится на лошадь, ездит верхом не менее дня, затем долбляет несколько кусков терракоты с базальтом поверх него и приносит обратно в свою лабораторию.

Что он обнаруживает в терракоте, так это то, что когда эта терракота была перегрета, а затем снова остыла, полюса находились на разных сторонах планеты. Это было абсолютно тревожным открытием для ученых того времени. У них не было способов объяснить, как и почему это могло произойти.У них также не было возможности подтвердить, что это произошло, поэтому были большие сомнения в его находке. В результате он больше никогда не публиковался по этой теме и умер несколько лет спустя от массивного инсульта в возрасте 42 лет. Но это был первый сигнал о том, что сердце расплавленного внешнего ядра нашей планеты подверглось гораздо более сильным пыткам, чем ученые. представлял.

Магнитное поле защищает Землю от солнечной радиации.

Фотография НАСА, SDO

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Сегодня профессор Мэрилендского университета пытается построить работающую модель того, как работает магнитное поле внутри Земли. Расскажите нам о

Дэна Латропе, и его «самоподдерживающейся динамо-машине».

Постоянное движение во внешнем ядре — вот что создает наше магнитное поле. Латроп пытается воссоздать динамо-машину, которая, как мы полагаем, существует внутри ядра Земли. Но вместо расплавленного никеля и металлического материала, который находится внутри нашего реального ядра, у него есть эта огромная сфера, заполненная жидким натрием.Это похоже на вращающийся огромный металлический шар. Он такой огромный, что у него есть собственный ангар в кампусе Мэриленда. Это очень опасно, потому что жидкий натрий чрезвычайно летуч. Но несколько дней в неделю эта штука разжижается и вращается, и они измеряют ее и оценивают, что она делает.

Пока это не увенчалось успехом, или « динамо-выдал », как любят говорить ученые. Это только создало усиление магнитного поля. Латроп хочет воспроизвести то, что происходит в ядре, потому что он хочет увидеть, какие условия должны быть там, чтобы произошел разворот.Все в сообществе геофизиков смотрят на этот эксперимент, потому что один из главных вопросов, на который они пытаются ответить, — когда может произойти разворот.

Итак, сколько у нас осталось? И каковы могут быть последствия для жизни на Земле изменения полярности

?

Мы знаем, что полюса Земли менялись сотни раз. Это динамическая система внутри внешнего ядра, и время от времени она должна меняться, потому что это лишь часть ее работы.Мы знаем, что это было сделано совсем недавно, 780 000 лет назад, поэтому есть люди, которые говорят, что это уже давно пора. Мы знаем, что ядро ​​становится все более нестабильным. Северный магнитный полюс равен , проходит через северное полушарие на 55 километров в год к северо-западу. Это показатель того, что внутри ядра происходит что-то необычное. Мы также знаем, что диполь довольно сильно ослабевает. Если вы посмотрите на спутниковые снимки, вы увидите, что часть магнитного поля уже перевернулась в Южном полушарии.Это то, что называется Южно-Атлантической аномалией. Мы знаем, что это «пятно обратного потока», как его называют ученые, перемещается на Запад и что за последние 60 лет оно увеличилось вдвое, так что теперь оно покрывает около 20 процентов поверхности планеты.

Это говорит нам о приближении разворота? У ученых просто недостаточно информации, чтобы сделать такой вывод. Они говорят, что, несомненно, в какой-то момент полюса снова поменяются местами. Но они не знают, является ли это началом, потому что у них просто недостаточно информации.

Последствия для жизни на Земле потенциально разрушительны. Один ученый, с которым я разговаривал, Дэниел Бейкер из Университета Колорадо, который является экспертом в области солнечного излучения и его влияния на нашу планету, говорит, что у него нет никаких сомнений в том, что некоторые части планеты станут непригодными для жизни. Но мы не можем предсказать, какие именно. Он имеет в виду, что дополнительное ультрафиолетовое излучение, которое повреждает ткани человека и может вызвать мутации, поразит планету, потому что у нас не будет магнитного щита, который защитит нас.

Что, если одна из этих полос дополнительной радиации поразит очень густонаселенную часть планеты? Затем, конечно, есть эффекты для всех существ на планете, а также воздействия на нашу электромагнитную систему, электрическую сеть и все, что мы считаем частью современной цивилизации.

Это интервью было отредактировано для большей ясности.

Саймон Уорролл курирует Книжный разговор . Следуйте за ним на Twitter или на simonworrallauthor.ком .

Тайна магнитного поля Земли

Магнитное поле Земли было загадкой для человека с тех пор, как философы 13-го века впервые заметили магнитные камни, поворачивающие на север. ¹ В 1600 г. н.э. Уильям Гилберт, врач королевы Елизаветы, пролил свет на эту тайну, показав, что «земной шар сам по себе является большим магнитом». ² Сегодня ученые думают, что Земля — ​​это электромагнит; источником магнитного поля, вероятно, является большой электрический ток — миллиарды ампер — циркулирующий в жидком ядре Земли.Но сегодня все еще остается загадка: Как началось нынешнее действие и что поддерживает его? Ученые, которые предполагают, что Земля старая, предполагают, что сложные потоки жидкости в ядре каким-то образом запустили течение и поддерживали его в течение миллиардов лет. Однако такие теории «динамо» сложны, неправдоподобны и неполны. За последние два десятилетия они столкнулись с серьезными проблемами из-за магнитных наблюдений на Земле ³ и в Солнечной системе. ⁴

В 1971 г.Томас Барнс, физик-креационист, предположил, что ничто не поддерживает ток в ядре, кроме его собственной инерции. ⁵ Его простая и строгая теория «свободного распада» означает, что ток течет медленно, как маховик без двигателя; таким образом, сила магнитного поля Земли будет неуклонно уменьшаться на протяжении столетий. ⁶ Барнс привел некоторые исторические данные ⁷ (в то время малоизвестные), показывающие, что общая напряженность поля Земли действительно неуклонно снижалась примерно на 7% с 1835 года, когда она была впервые измерена.Скорость распада зависит от электрического сопротивления ядра земли, и наблюдаемая скорость согласуется с расчетным сопротивлением материалов при температурах и давлениях ядра. ^6,8 Напряженность поля должна уменьшаться на постоянный процент каждый год, и данные согласуются с таким уменьшением, подразумевая, что поле теряет половину своей напряженности каждые 1400 лет. Такой быстрый распад не мог продолжаться более 10 000 лет; в противном случае начальная напряженность поля была бы невероятно высокой.Поскольку поле, вероятно, началось, когда Земля образовалась, нынешнее быстрое распад поля является убедительным доказательством молодой Земли.

Сторонники «старой Земли», однако, правильно указывают, что магнитное поле Земли не всегда плавно распадается. ^9-10 Археомагнитные данные (магнетизм керамики, кирпичей и т. Д.) Показывают, что нынешний устойчивый распад начался около 500 г. н.э. За несколько тысячелетий до этого общая напряженность поля значительно колебалась вверх и вниз.Палеомагнитные данные (магнетизм геологических пластов) убедительно свидетельствуют о том, что поле много раз меняло свое направление, пока закладывались слои окаменелостей. ¹¹ Поскольку в прошлом поле так сильно менялось, староземельцы спрашивают, откуда мы знаем, что нынешнее уменьшение поля является распадом, а не флуктуацией или разворотом? Более того, если «динамо-процесс» не запускал ток в активной зоне (что становится очевидным из проблем теории), то как же возник ток?

История месторождения

В этой статье собраны пять опубликованных мною технических статей для ответов на эти вопросы.Разборчивый читатель захочет прочитать их, чтобы более полно понять модель, которая только резюмируется ниже.

На рисунке 1 показано, что я считаю историей магнитного поля Земли. Его можно разделить на следующие пять эпизодов:

(1) Создание. В 1983 году я указал, что, когда Бог создал первоначальные атомы Земли, Он мог легко создать и магнитное поле Земли, просто создав атомы с осями вращения их ядер, указывающими в одном направлении. ¹² Многие атомные ядра вращаются и тем самым генерируют крошечные магнитные поля. В момент сотворения на Земле было так много вращающихся ядер, что если бы их поля были выровнены, их поля в сумме составили бы больших поля достаточной величины. Поскольку тепловые столкновения дезориентируют ядерные спины, законы электричества предсказывают запуск электрического тока в ядре Земли для поддержания поля. Полученная начальная напряженность поля согласуется с текущими геомагнитными данными и возрастом поля в 6000 лет.Таким образом, у нас есть правдоподобное объяснение того, как возник ток в ядре.

В 1984 году я распространил свою теорию на Солнце, Луну и планеты ¹³ , объясняя магнитные поля, измеренные космическими зондами за последние несколько десятилетий, и предсказывая приблизительную силу полей Урана и Нептуна. В 1986 году «Вояджер-2» подтвердил предсказание Урана, ¹⁴ , и мы должны узнать о Нептуне в начале 1990 года.

(2) Предпотопное разрушение. После сотворения (и грехопадения) электрический ток в ядре земли будет медленно затухать, как и поле, в течение 1656 лет, до потопа из Книги Бытия.В течение этого периода поле было бы более чем в десять раз сильнее, чем сегодня, таким образом, более эффективно защищая Землю от частиц космических лучей, уменьшая производство углерода 14 в атмосфере до потопа и делая Землю более здоровым местом. . ⁵

(3) Быстрые развороты во время паводка. В 1986 году я предположил, что в начале Потопа из Книги Бытия в ядре Земли произошло мощное высвобождение энергии, и что возникающие в результате сильные движения поля ядра вызвали быстрое изменение магнитного поля Земли на противоположное, примерно одно в неделю. в течение года, когда наводнение откладывало слои окаменелостей на поверхности земли.Общие физические законы допускают быстрые перевороты, существует вероятный физический механизм, вызывающий перевороты, а наблюдения магнитного поля Солнца демонстрируют циклы переворота в природе сегодня. Эта модель быстрого обращения не только объясняет общие особенности палеомагнитных данных, но также некоторые особенности, которые озадачили эволюционистов. ¹⁵

(4) Колебания после наводнения. Возмущения в керновой жидкости во время наводнения прервали бы электрический ток, разорвав большую его часть на небольшие завихрения, ориентированные в разных направлениях.Тогда поле Земли во время и после наводнения не имело бы простой «дипольной» формы (два полюса, северный и южный), как сегодня. Вместо этого он будет иметь более сложную форму с сильными компонентами «высшего порядка»: квадруполь (четыре полюса), октополь (восемь полюсов) и т. Д. Палеомагнитные данные подтверждают существование таких компонентов в поле в прошлом. Стандартная электромагнитная теория предсказывает, что после наводнения компоненты более высокого порядка исчезнут быстрее, чем дипольная часть. Поскольку компоненты более высокого порядка могут иметь любую полярность, напряженность поля будет колебаться вверх и вниз, поскольку разные компоненты затухают с разной скоростью.

На рис. 2 показаны усредненные по миру археомагнитные данные. ¹⁶ Поскольку даты, условно присваиваемые точкам данных, основаны на радиоуглеродном датировании, я нанес данные на временную шкалу, грубо скорректированную с учетом изменений процентного содержания углерода 14 в атмосфере после наводнения. Показанная кривая является статистической аппроксимацией с использованием только трех простейших из десятков возможных компонентов. Данные необходимо повторно проанализировать, чтобы учесть более сложную форму поля, но кривая соответствует основным характеристикам данных, в частности, начальным подъемам и спадам, широкому максимуму примерно во времена Христа и последующим. , устойчивый распад. ¹⁵

(5) Недавний распад. Около 500 г. н.э. последний оставшийся компонент более высокого порядка стал меньше по сравнению с основным дипольным компонентом, и после этого поле плавно затухло.

Заключение

Несмотря на сложность, эта история магнитного поля Земли согласуется с основной гипотезой Барнса о том, что поле всегда свободно распадается. Я просто обозначил две особенности, которые всегда подразумевались в теории свободного распада: (а) движение в ядре жидкости может возмущать поле, и (б) возможны моды распада более высокого порядка.Обе эти особенности имеют прочную основу в теории, эксперименте и природных явлениях. В отличие от динамо-теорий, инверсии и флуктуации (я рис. ) рассеивают энергию. Поле всегда теряет энергию, несмотря на свои вариации, поэтому ему не может быть больше 10 000 лет. Теперь у нас есть простые объяснения происхождения, истории и настоящего состояния поля. В этом свете магнитное поле Земли больше не является загадкой; это свидетельство работы Божьей.

Список литературы

1.Перегрин, Петрус. Эпистола де Магнете (1279 г.). Пер. Сильванус П. Томпсон, Послание Петра Перигина из Марикура Сигеру из Фукокура, солдату, о магнитах (Лондон: 1902).
2. Гилберт, Уильям. Де Магнете (1600). Пер. П. Флери Моттелэ в Великих Книгах Западный мир, Vol. 28, Р. Хатчинс, изд. (Чикаго: Британская энциклопедия, 1952).
3. Lanzerotti, L.J., et al., . «Измерения крупномасштабного постоянного потенциала земли и возможные последствия для геомагнитного динамо», Science 229 (5 июля 1985 г.) 47-49.
4. Паркер, Э. «Магнитные поля в космосе», Scientific American 249 (август 1983) 44-54, см. Примечания к Меркурию и Марсу, стр. 52. Худ, Л.Л. «Загадка лунного магнетизма», EOS 62 (21 апреля 1981 г.) 161–163. Дирсколл, Э. «Эта магнитная луна: как она стала такой?» Science News 101 (27 мая 1972 г.) 346-347. Комментарии см. В исх. 13.
5. Барнс, Т. «Распад магнитного момента Земли и геохронологические последствия», CRSQ 8 (июнь 1971) 24-29.
6. — «Электромагнетизм поля Земли и оценка электропроводности, тока и джоулева нагрева ядра Земли», CRSQ 9 (март 1973 г.) 222-230. Скорость распада подразумевает проводимость 40 000 mho / m.
7. Макдональд, К.Л. и R.H. Gunst. «Анализ магнитного поля Земли с 1835 по 1965 год», Технический отчет ESSA IER 46-IES I (июль 1967) Правительство США. Типография, Вашингтон, округ Колумбия, Таблица 3, стр. 14.
8. Стейси, Ф.Д. «Удельное электрическое сопротивление земного ядра Earth and Planetary Science Letters 3 (1967) 204-206.Вероятные материалы сердечника предполагают удельную проводимость примерно 33 000 мОм / м, что согласуется с исх. 6.
9. Янг, Д.А. Христианство и возраст Земли (Гранд-Рапидс: Зондерван, 1982) стр. 117-124.
10. Dalrymple, G.B. «Можно ли датировать Землю по распаду ее магнитного поля?» Журнал геологического образования 31 (март 1983 г.) 124-132.
11. Хамфрис, Д. «Перевернулось ли когда-нибудь магнитное поле Земли?» CRSQ 25 (декабрь 1988 г.), в печати.
12.- «Создание магнитного поля Земли», CRSQ 20 (сентябрь 1983 г.) 89-94.
13. — «Создание планетарных магнитных полей», CRSQ 21 (декабрь 1984) 140-149.
14. — «Магнитное поле Урана», CRSQ 23 (декабрь 1986) 115.
15. — «Инверсии магнитного поля Земли во время Потопа в Книге Бытия», Труды Первой Международной конференции по креационизму , том 11 (Питтсбург: Сообщество креационных наук, 362 Эшленд авеню., 1986) 113-126.
16. Merrill, R.T. и M.W. McElhinney. Магнитное поле Земли (Лондон: Academic Press, 1983) 101-106.

CRSQ: Creation Research Society Quarterly , Box 14016, Terre Haute, Indiana 47803.

* Доктор Хамфрис — адъюнкт-профессор физики ICR и физик в Sandia National Laboratories, Альбукерке, Нью-Мексико. Лаборатории не поддержали эту работу, и они не подтверждают и не отрицают ее научную достоверность.

9.3 Магнитное поле Земли — Физическая геология

Глава 9 Внутренние поверхности Земли

Тепло также передается от твердого внутреннего ядра к жидкому внешнему ядру, что приводит к конвекции жидкого железа внешнего ядра. Поскольку железо является металлом и проводит электричество (даже в расплавленном состоянии), его движение создает магнитное поле.

Магнитное поле Земли определяется Северным и Южным полюсами, которые обычно совпадают с осью вращения (Рисунок 9.13). Магнитные силовые линии текут на Землю в северном полушарии и выходят из Земли в южном полушарии. Из-за формы силовых линий магнитная сила движется под разными углами к поверхности в разных местах (красные стрелки на рис. 9.13). На Северном и Южном полюсах сила вертикальная. В любом месте на экваторе сила горизонтальна, а повсюду между ними магнитная сила находится под некоторым промежуточным углом к ​​поверхности. Как мы увидим в главе 10, различия в этих ориентациях являются важным свидетельством понимания дрейфа континентов как аспекта тектоники плит.

Магнитное поле Земли создается во внешнем ядре за счет конвективного движения жидкого железа, но, как мы обнаружили в главе 8, магнитное поле нестабильно в течение геологического времени. По причинам, которые до конца не изучены, магнитное поле периодически спадает, а затем восстанавливается. Когда он действительно восстанавливается, он может быть ориентирован так, как был до распада, или он может быть ориентирован с обратной полярностью. За последние 250 млн лет произошло несколько сотен инверсий магнитного поля, и их время было совсем не регулярным.Самые короткие из них, которые геологи смогли определить, длились всего несколько тысяч лет, а самые длинные — более 30 миллионов лет в меловом периоде (рис. 9.14).

Рис. 9.13. Изображение магнитного поля Земли в виде стержневого магнита, совпадающего с ядром. Южный полюс такого магнита указывает на Северный полюс Земли. Красные стрелки показывают ориентацию магнитного поля в различных точках на поверхности Земли. [SE после: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/ 1/17 / Earths_Mintage_Field_ Confusion.svg]

Упражнение 9.3 Что вам говорит ваш магнитный измеритель угла падения?

Обычные компасы указывают только на северный магнитный полюс, но если у вас есть измеритель магнитного угла наклона (или iPhone с соответствующим приложением *), вы также можете измерить угол магнитного поля в вашем местоположении в вертикальном направлении. смысл. Для выполнения этого упражнения не нужно покупать приложение (или iPhone)!

Используя рисунок 9.13 в качестве руководства, опишите, где бы вы были на Земле, если вертикальные углы будут следующими:

Вверх под небольшим углом Параллельно земле

Вертикальная ориентация	Общее местонахождение	Вертикальная ориентация	Общее местонахождение
Прямо вниз
Вниз под крутым углом

* См. Приложение для определения магнитного наклона по адресу: http: // www.hotto.de/mobileapps/iphonemintageinclinationmeter.html

Рис. 9.14. Хронология инверсии магнитного поля за последние 170 млн лет. Первые 5 млн лет магнитной хронологии более подробно показаны на рис. 9.15. [SE после: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/c/c0/Geomintage_polarity_0-169_Ma.svg]

Изменения в магнитном поле Земли были изучены с помощью математической модели, и было показано, что инверсии имеют место, когда модель использовалась для моделирования периода в несколько сотен тысяч лет.Тот факт, что произошли инверсии поля, показывает, что модель является достаточно точным представлением Земли. По словам ведущего автора исследования, Гэри Глатцмайера из Калифорнийского университета в Санта-Круз: «Наше решение показывает, как конвекция во внешнем жидком ядре постоянно пытается обратить поле вспять, но твердое внутреннее ядро ​​препятствует инверсии магнитного поля, потому что поле в внутреннее ядро ​​может измениться только в гораздо более длительном масштабе диффузии. Только один раз из многих попыток инверсия оказывается успешной, что, вероятно, является причиной того, что времена между инверсиями поля Земли длинные и распределены случайным образом.Изображение силовых линий магнитного поля Земли в стабильный период и во время переворота показано на рисунке 9.15. Чтобы узнать больше об этих явлениях, посетите веб-сайт Глатцмайера «Геодинамо» по адресу: http://es.ucsc.edu/~glatz/geodynamo.html.

Рис. 9.15. Изображение магнитного поля Земли между инверсиями (слева) и во время инверсии (справа).