Site Loader

Содержание

Причины возникновения магнитного поля Земли

Главная » Недра Земли » Причины возникновения магнитного поля Земли

Магнитная, мягко говоря, ось Земли практически параллельна ее оси вращения, потому почти все исследователи подразумевали, что магнитное поле возникает вследствие вращения Земли. Как бы это было не странно, но в физике известны явления, когда при вращении, в конце концов, возникает магнитное поле. Все давно знают то, что одно из таковых явлений – эффект Барнета – Эйнштейна, при котором каждый атом, вообщем то, рассматривается как волчок, владеющий как бы магнитным моментом. Необходимо отметить то, что при вращении таковых атомов-волчков их оси вращения, стало быть, инсталлируются параллельно, при всем этом так же, наконец, размещаются их, как мы выражаемся, магнитные моменты.

Но расчеты проявили, что, если б магнитное поле Земли появилось таковым методом, оно было бы в 10 миллиардов. раз меньше.

Иная гипотеза связывала появление, как мы с вами постоянно говорим, магнитного поля Земли с тем, что на ее поверхности, стало быть, имеется отрицательный электрический заряд. И действительно, вращаясь совместно с Землей, этот заряд как бы образует круговой электрический ток, а там, где есть, как люди привыкли выражаться, круговой ток, есть и магнитное поле, направленное по оси круга. Было бы плохо, если бы мы не отметили то, что но отрицательный заряд на поверхности Земли очень мал, чтоб могло появиться поле подходящей величины. Необходимо подчеркнуть то, что обе эти гипотезы не могли разъяснить инверсии геомагнитного поля.

В 1947 г. советский физик Я. И действительно, и. И действительно, френкель совершенно по другому объяснил образование, как заведено выражаться, магнитного поля в Земле. Как бы это было не странно, но он представил, что вещество, как заведено выражаться, земного ядра как бы владеет электрической проводимостью и, в конце концов, совершает вихреобразные перемещения. Как бы это было не странно, но ежели имеется какое-то маленькое изначальное магнитное поле, то земное ядро будет, вообщем то, представлять собой некоторое подобие генератора электрического тока: движение проводника в магнитном поле приведет к появлению, как большинство из нас привыкло говорить, электрического тока, а электрический ток вызовет магнитное поле, которое, стало быть, будет складываться с начальным и усилит его.

Вообразите себе один факт о том, что оба догадки, положенные в базу данной гипотезы, полностью разумны. Было бы плохо, если бы мы не отметили то, что часть ядра Земли, в интервале 1,5- 3 тыс. км от центра Земли, ведет себя как жидкое пластичное тело, и перемещения вещества в нем возможны. Как бы это было не странно, но вызвать вихревые перемещения конвек-тивного нрава может мощный нагрев за счет распада радиоактивных веществ в, как мы привыкли говорить, центральной части ядра либо же изменение вещества в самом водянистом слое. Как бы это было не странно, но первоначальное поле, вообщем то, быть может обосновано хотя бы эффектом Барнета – Эйнштейна.

Потом гипотеза Я. Несомненно, стоит упомянуть то, что и. Возможно и то, что френкеля была существенно переработана и развита иными учеными в стройную теорию происхождения, как заведено выражаться, магнитного поля Земли. Все знают то, что возникло направление в науке, занимающееся связью передвигающейся проводящей среды с магнитным полем, – магнитогидродинамика.

Удалось также узнать, что проводящая жидкость, передвигающаяся в магнитном поле, искажает его: магнитные, как многие думают, силовые полосы вроде бы захватываются и увлекаются передвигающейся жидкостью. Необходимо отметить то, что водянистая, пластичная часть ядра при вращении, вообщем то, увлекает за, как заведено выражаться, собой силовые полосы исходного, как мы выражаемся, магнитного поля.

Мало кто знает то, что в итоге образуются два круговых соленоида (вспомните опыты с катушками-соленоидами на уроке физики): две баранки, состоящие из силовых линий магнитного поля, одна из которых опоясывает ядро по широте в Южном полушарии, а иная – в Северном. Все знают то, что вещество, как люди привыкли выражаться, водянистого ядра, мягко говоря, совершает, не считая того, конвективные перемещения, о которых также говорилось в гипотезе Френкеля. Не для кого не секрет то, что взаимодействие этих конвективных движений с, как мы выражаемся, кольцевыми полями снутри ядра и также приводит к появлению того как бы магнитного поля, которое мы смотрим на поверхности Земли.

Ось такового, как мы с вами постоянно говорим, магнитного поля обязана быть близка к оси вращения, а возбужденное таковым образом магнитное поле, как указывает теория, будет пульсировать. Мало кто знает то, что с этими пульсациями и соединены, разумеется, варианты магнитного момента. Обратите внимание на то, что увеличиваясь по амплитуде, пульсации в некий момент приводят к изменениям знака, как мы привыкли говорить, магнитного момента – происходит инверсия геомагнитного поля.

Причина магнитного поля Земли?. Cтатьи. Наука и техника

Анатолий Рыков

Существует несколько версий происхождения магнитного поля Земли и планет. Например, новаторская статья «Магнитное поле Земли», в которой предлагается новая трактовка образования магнитного поля Земли. Ниже дается другая версия причины существования магнитных полей у планет и, вообще, у космических объектов. За основу берется электрическая концепция гравитации и инерции, которая популярно изложена в статье «Мир, в котором мы живем…». Для объяснения магнитного поля вращающихся объектов Вселенной обратимся к формуле связи массы

m и гравитационного электрического заряда q:

q = ρm

ρ = 8,6164·10–11 [заряд/кг]

Естественно, если вращающееся тело имеет электрический заряд, то вращение заряда создает ток I, который производит магнитное поле. По формуле связи тока с напряженностью магнитного поля рассчитаем величину напряжения Н:

Здесь R – радиус тела (планеты),

Т – период вращения. Остальные величины уже определены. Подстановка известных R, T, M позволяет вычислить напряжение магнитных полей всех планет Солнечной системы. При этом следует оговориться: напряженность магнитного поля планет зависит не только от определенного нами гравитационного электрического заряда. Существует много факторов, влияющих на эту величину. Известно, магнитное поле Земли не остается постоянным. Активность Солнца, от которого исходят заряженные микрочастицы (протоны, электроны и т.д.) в виде «солнечного ветра», определяет переменную составляющую напряженности H. Кроме того, в Земле, в частности в ее коре, имеется целая сеть теллурических электрических токов. Токи прогнозируются в оболочках «жидкого» ядра, примыкающего к жесткому центральному ядру. С учетом всех указанных факторов будем оценивать приведенную ниже таблицу расчетов
H
только на основании вращения электрического заряда.

 

 Напряженность, а/мОсновные параметры
 ИзмерениеРасчетМасса, кгПериодРадиус, м
Солнце80 до 105 в пятнах44501,984·103025 д., 9,1 час6,96 109
Меркурий0,70,093,31·1023
58,644 д.2,5 106
Венераменее 0,050,124,87·1024243 д.6,2 106
Земля5037,46·102423 час, 56 мин6,373 106
Луна0,024 на h = 55 км0,0617,35·102227,321 д.1,739 106
Марс0,0527,346,44·102324 час, 37 мин3,391 106
Юпитер114025601,89·10279 час, 55 мин7,14 107
Сатурн84
880
5,69·102610 час, 14 мин5,95 107
Уран2283008,77·102510 час, 45 мин2,507 107
Нептун13,32501,03·102615 час, 48 мин2,49 107

 

Рассмотрение таблицы показывает, что наилучшее совпадение расчетов с экспериментальными данными находим у Земли, Урана, приемлемое совпадение для Юпитера, Луны, Венеры. Наихудшее для Марса. Марс – удивительная планета. До сих пор она хранит много загадок, связанных с ее изучением с помощью космических аппаратов. Можно пока только фантазировать по поводу отсутствия магнитного поля у Марса: вероятно, наличие заметного поля у Марса, равного 7,34 а/м, могло помешать разумным существам в тонких технологических процессах и они скомпенсировали поле до необходимой и достаточно малой величины.

Расхождения данных по Сатурну, Нептуну, Меркурию до 20 раз могут иметь различные причины. Например, Сатурн имеет значительные образования в виде колец, которые могут вносить заметную поправку в магнитное поле планеты, Меркурий очень близок к Солнцу и его поле может быть усиленно «солнечным ветром» и т.д. Очень хорошее совпадение для Земли. Это понятно, так как магнитное поле здесь находится под наблюдением не первое столетие и измеряется постоянно.

Подведем итоги. Если бы приведенная формула связи массы с зарядом была заведомо неверна, то при расчетах можно было ожидать любые величины, далекие от реально существующих. Этого не произошло. Таким образом гипотеза о связи массы и заряда получает экспериментальное подтверждение. Конечно же – этого не достаточно в окончательном утверждении такой концепции гравитации и инерции.

 

Дата публикации:

26 августа 1999 года

Что такое тиннитус? Причины возникновения и методы лечения — полезные статьи от специалистов

Понятие «тиннитус» пришло к нам из латинского языка и в переводе означает «звон или шум в ушах». Этот шум может быть чрезвычайно разным. Он варьируется от низкого гудения и биения собственного пульса до высокочастотного писка и тональных сигналов. Тиннитус может восприниматься в одном ухе, в обоих ушах или ощущаться как шум в голове.

Тиннитус – социальная болезнь?

Тиннитус с полным правом можно назвать социальной болезнью. Хотя фактически это симптом (такой, как лихорадка или боль), а не болезнь в подлинном смысле этого слова, однако в определенных жизненных обстоятельствах тиннитус может превратиться в самостоятельное заболевание. При сложном декомпенсированном тиннитусе к шуму в ушах присоединяются и другие симптомы, такие, как депрессивное настроение, нарушения сна, недостаток концентрации, тревожные симптомы и разные соматические жалобы.


Признаки тиннитуса и причины заболевания

Вопрос о причинах тиннитуса задается очень часто, но ответить на него не так легко. Нельзя конкретно сказать, как можно защитить себя от острой потери слуха и/или тиннитуса. За исключением разве что шума, который является одной из основных причин. Здоровый образ жизни также может способствовать тому, что мы не заболеем тиннитусом.

Часто тиннитус возникает временно после сильных напряжений, включая шумовые нагрузки. Если этот стресс прекращается, и человек имеет возможность отдохнуть в тишине, то тиннитус пропадает. Но если подобные ситуации возникают часто, то они могут привести к постоянному тиннитусу. Эпизодический тиннитус может вызывать и лечение некоторыми медикаментами.

К сожалению, тиннитус является сопроводительным признаком многих других заболеваний, не имеющих с ухом ничего общего, таких, как рассеянный склероз, нарушения обмена веществ, нарушения сердечного ритма, заболевания щитовидной железы, аллергия, проблемы с зубами и челюстью, повреждения позвоночника и т.д. Этот перечень можно продолжать еще долго. К нему следует присовокупить всевозможные комбинации разных заболеваний.

Важный аспект, на который я хотела бы обратить особое внимание, – прогрессирующая потеря слуха, которую большинство людей просто не замечает. Для них на переднем плане находится шум в ушах, от которого они хотят непременно избавиться. Поэтому пациенты часто отказываются от разных мер, таких, как слухопротезирование и другие методы лечения, требующие от них активного участия. Все, что они хотят, – «таблетку против тиннитуса».

Точную причину тиннитуса во многих случаях определить невозможно. За исключением тех случаев, когда он является следствием острой сенсоневральной потери слуха или других ушных заболеваний (отосклероз, воспаление среднего уха, наследственные заболевания, приводящие к потере слуха вплоть до полной глухоты, опухоли и т.д.). Шум – одна из основных сегодняшних причин повреждения слуха и возникновения тиннитуса. Более 50% молодых людей время от времени ощущает «звон» после слушания слишком громкой музыки.

Острый и хронический тиннитус

Вначале нужно установить разницу между острым и хроническим тиннитусом, а в случае острого тиннитуса – между объективным тиннитусом, который могут услышать окружающие, и субъективным тиннитусом, который мы преимущественно обсуждаем. Объективный тиннитус в большинстве случаев можно устранить с помощью хирургических и других медицинских процедур. В острой стадии субъективного тиннитуса, т.е. сразу же после его первого проявления и в течение первых трех месяцев имеет смысл провести точную диагностику и терапию. При этом нужно провести диагностику не только органов слуха, но и других важных функциональных областей организма. На основании полученных результатов обследования врач назначит лечение. При этом врачи-отоларингологи опираются на «Руководство по острой сенсоневральной потере слуха и тиннитусу», разработанное Обществом Отоларингологии.

Возрастная структура при тиннитусе

Возрастную структуру можно описать по результатам нашего эпидемиологического исследования. Разумеется, с возрастом повышается вероятность возникновения какого-либо нарушения здоровья, к числу которых относится и тиннитус. Но есть и молодые люди, страдающие тиннитусом, который особенно мешает им и ограничивает их в самом начале профессиональной жизни. Все пациенты испытывают один и тот же основной страх: «Что скрывается за тиннитусом, какое серьезное заболевание?» Поэтому вначале нужно провести беседу с пациентами, освободить их от страха и объяснить механизм возникновения тиннитуса, независимо от причины его появления. Ведь именно в стрессовых ситуациях, при напряжении и физической нагрузке тиннитус еще более усиливается.



Молодые люди высказывают следующие опасения: «Что будет, если я заговорю у себя на работе о шуме в ушах? Что станет с моей карьерой?» К сожалению, многие из этих страхов оправданы.

У детей в последнее время все чаще выявляют кратковременный тиннитус. Но во многих случаях родители, которые сами страдают тиннитусом, виноваты в том, что их ребенок сосредоточивается на тиннитусе. Например, после воспаления среднего уха или после рок-концерта может возникнуть кратковременный тиннитус, который обычно пропадает. Среди других причин можно назвать нарушение осанки и школьный стресс, а также акустические условия в классе, социальные взаимоотношения и давление со стороны родителей, которые хотят добиться от ребенка успешного аттестата зрелости. В разговоре с родителями часто выясняется, что тиннитус больше пугает взрослых, чем самого ребенка.

Эволюция терапии тиннитуса

Лекарства от тиннитуса до сих пор не существует. Но есть эффективные терапевтические методы, такие, как терапия переобучения, отвлекающая терапия и т.д. Диапазон методов, требующих активного участия пациента, довольно широк. Он включает использование маскирующего шума, протезирование слуховыми аппаратами, тренировку восприятия с помощью йоги и т.д., и даже психотерапию. Опыт показывает, что наибольшего успеха добивается когнитивная терапия поведения.

В настоящее время проводится множество исследований, которые изучают действие лекарств, музыкальной терапии, звуковой терапии, терапии магнитного поля, прямой магнитной стимуляции, противофазных шумов и т.д. Но при проведении любых исследований нужно в обязательном порядке учитывать, что представляет собой пациент, что могло вызвать у него тиннитус, как долго он им страдает, каково состояние его слуха, какие другие заболевания могут играть роль в этом процессе и т.д.

Только с учетом всех этих аспектов можно начинать целенаправленное лечение. Потому что: «Всегда нужно лечить человека, а не тиннитус». Согласно нашему опыту, главная терапевтическая проблема заключается в том, что врачи беспорядочно применяют разные методы лечения наподобие «стрельбы дробью», не учитывая ни состояние здоровья пациента, ни его индивидуальность. Они недостаточно различают, какой терапевтический метод подходит для каждого из пациентов. Но многочисленные исследования говорят о том, что в ближайшие годы должны появиться новые методы лечения.

Элке Кнор,
Президент Немецкой Лиги тиннитуса

причины возникновения и характеристики. Магнитное поле

Магнитное поле Земли — это образование, порождаемое источниками внутри планеты. Оно является объектом исследования соответствующего раздела геофизики. Далее рассмотрим подробнее, что собой представляет магнитное поле Земли, как оно образуется.

Общая информация

Недалеко от поверхности Земли, примерно на расстоянии трёх её радиусов, силовые линии от магнитного поля располагаются по системе «двух полярных зарядов». Здесь располагается область, называемая «плазменной сферой». С удалением от поверхности планеты нарастает влияние потока ионизированных частиц из солнечной короны. Это ведёт к сжатию магнитосферы со стороны Солнца, и напротив, магнитное поле Земли вытягивается с обратной, теневой стороны.

Плазменная сфера

Ощутимое воздействие на поверхностное магнитное поле Земли оказывает направленное движение заряженных частиц в верхних слоях атмосферы (ионосферы). Месторасположение последней — от ста километров и выше от поверхности планеты. Магнитное поле Земли удерживает плазмосферу. Однако её структура сильно зависит от активности солнечного ветра и взаимодействия его с удерживающим слоем. И частота магнитных бурь на нашей планете обусловлена вспышками на Солнце.

Терминология

Существует понятие «магнитная ось Земли». Это прямая, которая проходит через соответствующие полюсы планеты. «Магнитным экватором» называется большая окружность плоскости, перпендикулярная этой оси. Вектор на ней имеет приближенное к горизонтальному направление. Усреднённая напряжённость магнитного поля Земли значительно зависима от географического положения. Приблизительно она равна 0,5 Э, то есть 40 А/м. На магнитном экваторе этот же показатель равен примерно 0,34 Э, а вблизи полюсов он близок к 0,66 Э. В некоторых аномалиях планеты, например, в пределах Курской аномалии, показатель увеличен и составляет 2 Э. Силовые линии магнитосферы Земли со сложным строением, спроецированные на её поверхность и сходящиеся на её же полюсах, носят название «магнитных меридианов».

Природа возникновения. Предположения и догадки

Не так давно получило право на существование предположение о связи возникновения магнитосферы Земли с течением тока в жидкометаллическом ядре, находящемся на расстоянии четверти-трети радиуса нашей планеты. У учёных есть предположение и о так называемых «теллурических токах», протекающих вблизи земной коры. Следует сказать, что с течением времени происходит трансформация формирования. Магнитное поле Земли неоднократно изменялось в последние сто восемьдесят лет. Это зафиксировано в океанической коре, и об этом свидетельствуют исследования остаточной намагниченности. Путём сопоставления участков по обе стороны хребтов океана определяют время расхождения этих участков.

Сдвиг магнитных полюсов Земли

Местоположение этих участков планеты непостоянно. Регистрируется факт их смещений уже с конца девятнадцатого века. В Южном полушарии магнитный полюс сместился за это время на 900 км и оказался в акватории Индийского океана. В Северной части происходят аналогичные процессы. Здесь полюс смещается по направлению к магнитной аномалии в Восточной Сибири. С 1973 по 1994 годы расстояние, на которое сдвинулся здесь участок, составило 270 км. Эти предварительно рассчитанные данные подтвердились позже замерами. По последним данным, скорость движения магнитного полюса Северного полушария значительно увеличилась. Она выросла с 10 км/год в семидесятых годах прошлого века до 60 км/год в начале нынешнего. При этом напряжённость у земного магнитного поля неравномерно уменьшается. Так, за последние 22 года она в отдельных местах снизилась на 1.7%, а где-то на 10%, хотя есть и участки, где она, напротив, возросла. Ускорение в смещении магнитных полюсов (приблизительно на 3 км в год) даёт повод предположить, что наблюдаемое сегодня их перемещение не есть экскурс, это очередная инверсия.

Это косвенно подтверждается и увеличением так называемых «полярных щелей» на юге и севере магнитосферы. В образовавшиеся расширения стремительно проникает ионизированный материал солнечной короны и космоса. От этого в приполярных областях Земли собирается всё большее количество энергии, что само по себе чревато дополнительным разогревом полярных ледяных шапок.

Координаты

В науке, изучающей космические лучи, используют координаты геомагнитного поля, названные в честь учёного Мак-Илвайна. Он первым предложил использовать их, поскольку они основаны на изменённых вариантах активности заряженных элементов в магнитном поле. Для точки используются две координаты (L, B). Они характеризуют магнитную оболочку (параметр Мак-Илвайна) и индукцию поля L. Последний — параметр, равный соотношению среднего удаления сферы от центра планеты к его радиусу.

«Магнитное наклонение»

Несколько тысячелетий назад китайцы сделали удивительное открытие. Они выяснили, что намагниченные предметы способны располагаться в определённом направлении. А в середине шестнадцатого века Георг Картманн — немецкий учёный — сделал очередное открытие в этой области. Так появилось понятие «магнитное наклонение». Под этим названием подразумевается угол отклонения стрелки вверх либо вниз от горизонтальной плоскости под влиянием магнитосферы планеты.

Из истории исследований

В области северного магнитного экватора, отличного от географического, северный конец отходит вниз, а в южном, наоборот, — вверх. В 1600 году английским врачом Уильямом Гильбертом впервые были сделаны предположения о наличии магнитного поля Земли, вызывающего определённое поведение предметов, предварительно намагниченных. В своей книге он описал опыт с шаром, снабжённым железной стрелкой. В результате исследований он пришёл к выводу о том, что Земля представляет собой большой магнит. Эксперименты проводил и английский астроном Генри Геллибрант. В результате своих наблюдений он пришёл к выводу о том, что магнитное поле Земли подвержено медленным изменениям.

Хосе де Акоста описал возможность использования компаса. Он также установил, чем отличаются Магнитный и Северный полюсы, а в его знаменитой Истории (1590) была обоснована теория о линиях без магнитного отклонения. Значительный вклад в изучение рассматриваемого вопроса внес и Христофор Колумб. Ему принадлежит открытие непостоянства магнитного склонения. Трансформации поставлены в зависимость от изменения географических координат. Магнитное склонение — это угол отклонения стрелки от направления Север-Юг. В связи с открытием Колумба активизировалось исследование. Сведения о том, что собой представляет магнитное поле Земли, крайне необходимы были мореплавателям. Работал над этой проблемой и М. В. Ломоносов. Он для изучения земного магнетизма рекомендовал вести системные наблюдения, используя для этого постоянные пункты (подобие обсерваторий). Также очень важно было, по мнению Ломоносова, это осуществлять и на море. Эта мысль великого учёного была реализована в России спустя шестьдесят лет. Открытие Магнитного полюса на Канадском архипелаге принадлежит полярному исследователю англичанину Джону Россу (1831 год). А в 1841 он же открыл другой полюс планеты, но уже в Антарктиде. Гипотезу о происхождении магнитного поля Земли выдвинул Карл Гаусс. Вскоре он же доказал, что большая часть его питается из источника внутри планеты, но причина его незначительных отклонений находится во внешней среде.

Магнитное поле – это особая форма материи, которая создается магнитами, проводниками с током (движущимися заряженными частицами) и которую можно обнаружить по взаимодействию магнитов, проводников с током (движущихся заряженных частиц).

Опыт Эрстеда

Первыми экспериментами (проведены в 1820 г.), показавшими, что между электрическими и магнитными явлениями имеется глубокая связь, были опыты датского физика Х. Эрстеда.

Магнитная стрелка, расположенная вблизи проводника, поворачивается на некоторый угол при включении тока в проводнике. При размыкании цепи стрелка возвращается в исходное положение.

Из опыта Г. Эрстеда следует, что вокруг этого проводника существует магнитное поле.

Опыт Ампера
Два параллельных проводника, по которым протекает электрический ток, взаимодействуют между собой: притягиваются, если токи сонаправлены, и отталкиваются, если токи направлены противоположно. Это происходит из-за взаимодействия возникающих вокруг проводников магнитных полей.

Свойства магнитного поля

1. Материально, т.е. существует независимо от нас и наших знаний о нём.

2. Создаётся магнитами, проводниками с током (движущимися заряженными частицами)

3. Обнаруживается по взаимодействию магнитов, проводников с током (движущихся заряженных частиц)

4. Действует на магниты, проводники с током (движущиеся заряженные частицы) с некоторой силой

5. Никаких магнитных зарядов в природе не существует. Нельзя разделить северный и южный полюсы и получить тело с одним полюсом.

6. Причина, вследствие которой тела обладают магнитными свойствами, была найдена французским учёным Ампером. Ампер выдвинул заключение — магнитные свойства любого тела определяются замкнутыми электрическими токами внутри него.

Эти токи представляют собой движение электронов по орбитам в атоме.

Если плоскости, в которых циркулируют эти токи, расположены беспорядочно по отношению друг к другу вследствие теплового движения молекул, составляющих тело, то их взаимодействия взаимно компенсируются и никаких магнитных свойств тело не обнаруживает.

И наоборот: если плоскости, в которых вращаются электроны, параллельны друг другу и направления нормалей к этим плоскостям совпадают, то такие вещества усиливают внешнее магнитное поле.

7. Магнитные силы действуют в магнитном поле по определенным направлениям, которые называют магнитными силовыми линиями. С их помощью можно удобно и наглядно показывать магнитное поле в том или ином случае.

Чтобы более точно изобразить магнитное поле, условились в тех местах, где поле сильнее, показывать силовые линии расположенными гуще, т.е. ближе друг к другу. И наоборот, в местах, где поле слабее, показывают силовые линии в меньшем количестве, т.е. расположенными реже.

8. Магнитное поле характеризует вектор магнитной индукции.

Вектор магнитной индукции — векторная величина, характеризующая магнитное поле.

Направление вектора магнитной индукции совпадает с направлением северного полюса свободной магнитной стрелки в данной точке.

Направление вектора индукции поля и силы тока I связаны «правилом правого винта (буравчика)»:

если ввинчивать буравчик по направлению тока в проводнике, то направление скорости движения конца его рукоятки в данной точке совпадет с направлением вектора магнитной индукции в этой точке.

О магнитном поле мы еще помним со школы, вот только что оно собой представляет, “всплывает” в воспоминаниях не у каждого. Давайте освежим то, что проходили, а возможно, расскажем что-то новенькое, полезное и интересное.

Определение магнитного поля

Магнитным полем называют силовое поле, которое воздействует на движущиеся электрические заряды (частицы). Благодаря этому силовому полю предметы притягиваются друг к другу. Различают два вида магнитных полей:

  1. Гравитационное – формируется исключительно вблизи элементарных частиц и вирируется в своей силе исходя из особенностей и строения этих частиц.
  2. Динамическое, вырабатывается в предметах с движущимися электрозарядами (передатчики тока, намагниченные вещества).

Впервые обозначение магнитному полю было введено М.Фарадеем в 1845 году, правда значение его было немного ошибочно, так как считалось, что и электрическое, и магнитное воздействие и взаимодействие осуществляется исходя из одного и того же материального поля. Позже в 1873 году, Д.Максвелл “презентовал” квантовую теорию, в которой эти понятия стали разделять, а ранее выведенное силовое поле было названо электромагнитным полем.

Как появляется магнитное поле?

Не воспринимаются человеческим глазом магнитные поля разных предметов, а зафиксировать его могут только специальные датчики. Источником появления магнитного силового поля в микроскопическом масштабе является движение намагниченных (заряженных) микрочастиц, которыми выступают:

  • ионы;
  • электроны;
  • протоны.

Их движение происходит благодаря спиновому магнитному моменту, который присутствует у каждой микрочастицы.


Магнитное поле, где его можно найти?

Как бы странно это ни звучало, но почти все окружающие нас предметы обладают собственным магнитным полем. Хотя в понятии многих магнитное поле имеется только у камушка под названием магнит, который притягивает к себе железные предметы. На самом деле, сила притяжения есть во всех предметах, только проявляется она в меньшей валентности.

Также следует уточнить, что силовое поле, называемое магнитным, появляется только при условии, что электрические заряды или тела движутся.


Недвижимые заряды имеют электрическое силовое поле (оно может присутствовать и в движущихся зарядах). Получается, что источниками магнитного поля выступают:

  • постоянные магниты;
  • подвижные заряды.

Уже давно магнитное поле вызывает множество вопросов у человека, но и сейчас остается малоизвестным явлением. Его характеристики и свойства пытались исследовать многие ученые, ведь польза и потенциал от применения поля были неоспоримыми фактами.

Давайте будем разбирать все по порядку. Итак, как действует и образуется любое магнитное поле? Правильно, от электрического тока. А ток, если верить учебникам по физике, – это имеющий направление поток заряженных частиц, не так ли? Так вот, когда ток проходит по любому проводнику, около него начинает действовать некая разновидность материи – магнитное поле. Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц или магнитными моментами электронов в атомах. Теперь это поле и материя имеют энергию, ее мы видим в электромагнитных силах, которые могут влиять на ток и его заряды. Магнитное поле начинает воздействовать на поток заряженных частиц, и они меняют начальное направление движения перпендикулярно самому полю.

Еще магнитное поле можно назвать электродинамичным, ведь оно образуется около движущихся и воздействует только на движущиеся частицы. Ну а динамичным оно является из-за того, что имеет особое строение во вращающихся бионах на области пространства. Заставить их вращаться и двигаться может обыкновенный электрический движущийся заряд. Бионы передают любые возможные взаимодействия в этой области пространства. Поэтому движущийся заряд притягивает один полюс всех бионов и заставляет их вращаться. Только он может вывести их из состояния покоя, больше ничего, ведь другие силы не смогут влиять на них.

В электрическом поле находятся заряженные частицы, которые очень быстро двигаются и могут преодолеть 300 000 км всего за секунду. Такую же скорость имеет и свет. Магнитное поле не бывает без электрического заряда. Это значит, что частицы невероятно близко связаны друг с другом и существуют в общем электромагнитном поле. То есть, если будут любые изменения в магнитном поле, то изменения будут и в электрическом. Этот закон также обратен.

Мы тут много говорим про магнитное поле, но как же его можно представить? Мы не можем увидеть его нашим человеческим невооруженным глазом. Мало того, из-за невероятно быстрого распространения поля, мы не успеваем его зафиксировать при помощи различных устройств. Но чтобы что-то изучать, надо иметь хоть какое-нибудь представление о нем. Еще часто приходится изображать магнитное поле на схемах. Для того чтобы было проще понять его, проводят условные силовые линии поля. Откуда же их взяли? Их придумали неспроста.

Попробуем увидеть магнитное поле при помощи мелких металлических опилок и обыкновенного магнита. Насыплем на ровную поверхность эти опилки и введем их в действие магнитного поля. Затем увидим, что они будут двигаться, вращаться и выстраиваться в рисунок или схему. Полученное изображение будет показывать примерное действие сил в магнитном поле. Все силы и, соответственно, силовые линии непрерывны и замкнуты в этом месте.

Магнитная стрелка имеет сходные характеристики и свойства с компасом, и ее применяют, чтобы определить направление силовых линий. Если она попадет в зону действия магнитного поля, по ее северному полюсу мы видим направление действия сил. Тогда выделим отсюда несколько выводов: верх обычного постоянного магнита, из которого исходят силовые линии, обозначают северным полюсом магнита. Тогда как южным полюсом обозначают ту точку, где силы замыкаются. Ну а силовые линии внутри магнита на схеме не выделяются.

Магнитное поле, его свойства и характеристики имеют довольно большое применение, потому что во многих задачах его приходится учитывать и исследовать. Это важнейшее явление в науке физике. С ним неразрывно связаны более сложные вещи, такие как магнитная проницаемость и индукция. Чтобы разъяснить все причины появления магнитного поля, надо опираться на реальные научные факты и подтверждения. Иначе в более сложных задачах неправильный подход может нарушить целостность теории.

А сейчас приведем примеры. Все мы знаем нашу планету. Вы скажете, что она не имеет магнитного поля? Может, вы и правы, но ученые говорят, что процессы и взаимодействия внутри ядра Земли рождают огромное магнитное поле, которое тянется на тысячи километров. Но в любом магнитном поле должны быть его полюса. И они существуют, просто расположены немного в стороне от географического полюса. Как же мы его чувствуем? Например, у птиц развиты способности навигации, и они ориентируются, в частности, по магнитному полю. Так, при его помощи гуси благополучно прибывают в Лапландию. Специальные навигационные устройства также используют это явление.

Магнитное поле это материя, которая возникает вокруг источников электрического тока, а также вокруг постоянных магнитов. В пространстве магнитное поле отображается как совокупление сил, которые способны оказать воздействие на намагниченные тела. Это действие объясняется наличием движущих разрядов на молекулярном уровне.

Магнитное поле формируется только вокруг электрических зарядов, которые находятся в движении. Именно поэтому магнитное и электрическое поле являются, неотъемлемыми и вместе формируют электромагнитное поле . Компоненты магнитного поля взаимосвязаны и воздействуют друг на друга, изменяя свои свойства.

Свойства магнитного поля:
1. Магнитное поле возникает под воздействие движущих зарядов электрического тока.
2. В любой своей точке магнитное поле характеризуется вектором физической величины под названием магнитная индукция , которая является силовой характеристикой магнитного поля.
3. Магнитное поле может воздействовать только на магниты, на токопроводящие проводники и движущиеся заряды.
4. Магнитное поле может быть постоянного и переменного типа
5. Магнитное поле измеряется только специальными приборами и не может быть воспринятым органами чувств человека.
6. Магнитное поля является электродинамическим, так как порождается только при движении заряженных частиц и оказывает влияние только на заряды, которые находятся в движении.
7. Заряженные частицы двигаются по перпендикулярной траектории.

Размер магнитного поля зависит от скорости изменения магнитного поля. Соответственно этому признаку существуют два вида магнитного поля: динамичное магнитное поле и гравитационное магнитное поле . Гравитационное магнитное поле возникает только вблизи элементарных частиц и формируется в зависимости от особенностей строения этих частиц.

Магнитный момент
возникает в том случае, когда магнитное поле воздействует на токопроводящую раму. Другими словами, магнитный момент это вектор, который расположен на ту линию, которая идет перпендикулярно раме.

Магнитное поле можно изобразить графически с помощью магнитных силовых линий. Эти линии проводятся в таком направлении, так чтобы направление сил поля совпало с направлением самой силовой линии. Магнитные силовые линии являются непрерывными и замкнутыми одновременно.

Направление магнитного поля определяется с помощью магнитной стрелки. Силовые линии определяют также полярность магнита, конец с выходом силовых линий это северный полюс, а конец, с входом этих линий, это южный полюс.

Очень удобно наглядно оценить магнитное поле с помощью обычных железных опилок и листка бумаги.
Если мы на постоянный магнит положим лист бумаги, а сверху насыпим опилок, то частички железа выстроятся соответственно силовым линиям магнитного поля.

Направление силовых линий для проводника удобно определять по знаменитому правилу буравчика или правилу правой руки . Если мы обхватим проводник рукой так, чтобы большой палец смотрел по направлению тока(от минуса к плюсу), то 4 оставшиеся пальцы покажут нам направление силовых линий магнитного поля.

А направление силы Лоренца — силы, с которой действует магнитное поле на заряженную частицу или проводник с током, по правилу левой руки .
Если мы расположим левую руку в магнитном поле так, что 4 пальца смотрели по направлению тока в проводнике, а силовые линии входили в ладонь, то большой палец укажет направление силы Лоренца, силы действующей на проводник помещенный в магнитное поле.

На этом собственно всё. Появившиеся вопросы обязательно задавайте в комментариях.

Магнитное поле Земли начало ослабевать

Магнитное поле Земли постепенно ослабевает, выяснили ученые. Особенно быстро это происходит на участке, простирающемся от Африки до Южной Америки. Данные поступили от серии спутников Европейского космического агентства Swarm. Аномалия озадачила геофизиков и вызвала некоторые технические нарушения в работе околоземных аппаратов, сообщает European Space Agency.

Магнитное поле жизненно важно для нашей планеты. Оно защищает нас от космического излучения и заряженных частиц Солнца.

Главный источник магнитного поля находится в жидком внешнем ядре, содержащем слои расплавленного железа. Ядро расположено на глубине трех тысяч километров под поверхностью.

Известно, что магнитное поле нестабильно. Несколько раз в истории Земли Северный и Южный полюса полностью менялись местами. Исследования показали, что меняется не только направление, но и мощность поля.

Так, за последние 200 лет магнитное поле в среднем потеряло около 9% своей силы на всей Земле. А между Африкой и Южной Америкой сформировалась большая область пониженной магнитной напряженности. Ученые назвали ее Южноатлантической аномалией.

С 1970 по 2020 год минимальная напряженность поля в этой области снизилась примерно с 24 000 нанотесла до 22 000. В то же время площадь аномальной зоны росла. Она расширялась к западу со скоростью около 20 км в год.

Новые данные показали, что к юго-западу от Африки появился второй центр минимальной активности. Ученые предположили, что Южноатлантическая аномалия может разделиться на две независимые ячейки.

Появление второго минимума не укладывается в общепринятую теорию формирования магнитного поля планеты. Ученые заключили, что этот процесс намного сложнее, чем они предполагали.

Отмечается, что ослабление магнитного поля безопасно для тех, кто находится у поверхности. Но космические спутники, пролетающие над этими районами на большой высоте, с большой вероятностью столкнутся с техническими неполадками.

Причины возникновения аномалии остаются неизвестными. Возможно, магнитное поле ослабевает, потому что полюса готовятся вновь поменяться местами (это происходит в среднем раз в 250 тысяч лет). Но это пока лишь теория. Ученые продолжают фиксировать изменения при помощи спутниковых данных и надеются лучше понять процессы, происходящие глубоко в недрах Земли.

Ранее сообщалось, что ученые наши причину быстрой миграции Северного полюса из Канады в Сибирь. Их по мнению, это связано с изменениями в потоке расплавленного материала в недрах Земли.

3.5.3. Трудовая функция / КонсультантПлюс

Трудовые действия

Сопоставление результатов контроля термической обработки крупногабаритных изделий, изделий из экспериментальных сталей и цветных сплавов с особыми свойствами с параметрами технологии

Определение и изучение причин дефектов при проведении термической и химико-термической обработки крупногабаритных изделий, изделий из экспериментальных сталей и цветных сплавов с особыми свойствами

Разработка предложений по устранению причин дефектов термической и химико-термической обработки крупногабаритных изделий, изделий из экспериментальных сталей и цветных сплавов с особыми свойствами

Необходимые умения

Определять причины возникновения дефектов обрабатываемых крупногабаритных изделий, изделий из экспериментальных сталей и цветных сплавов с особыми свойствами по режимам термической и химико-термической обработки

Анализировать режимы термической и химико-термической обработки крупногабаритных изделий, изделий из экспериментальных сталей и цветных сплавов с особыми свойствами, применяемые на обслуживаемом участке

Формулировать предложения, направленные на устранение причин дефектов при режимах термической и химико-термической обработки крупногабаритных изделий, изделий из экспериментальных сталей и цветных сплавов с особыми свойствами на обслуживаемом участке

Оформлять техническую документацию по итогам проверки результатов операций термической и химико-термической обработки крупногабаритных изделий, изделий из экспериментальных сталей и цветных сплавов с особыми свойствами

Применять пакеты прикладных программ статистического анализа результатов контроля характеристик крупногабаритных изделий, изделий из экспериментальных сталей и цветных сплавов с особыми свойствами, подвергнутых термической обработке

Использовать прикладные компьютерные программы для вычислений параметров режимов термической обработки крупногабаритных изделий, изделий из экспериментальных сталей и цветных сплавов с особыми свойствами

Искать информацию о режимах термической обработки крупногабаритных изделий, изделий из экспериментальных сталей и цветных сплавов с особыми свойствами и их параметрах с использованием информационно-телекоммуникационной сети «Интернет»

Применять пакеты прикладных программ статистического анализа для обработки результатов контроля характеристик крупногабаритных изделий, изделий из экспериментальных сталей и цветных сплавов с особыми свойствами, подвергнутых термической обработке

Использовать системы автоматизированного расчета и компьютерного моделирования для расчета параметров технологического процесса термической обработки

Применять прикладные программы, реализующие методы математической статистики, при контроле качества изделий, подвергнутых термической обработке

Необходимые знания

Конструктивные особенности печей для термической обработки крупногабаритных изделий

Конструктивные особенности печей для термической обработки в магнитном поле

Устройство контрольно-измерительных приборов и приспособлений

Особенности ионно-вакуумных, микродуговых и электронно-лучевых процессов химико-термической обработки

Структурные изменения металлов и сплавов при термической обработке

Пакеты прикладных программ статистического анализа: наименования, возможности и порядок работы в них

Прикладные компьютерные программы для вычислений: наименования, возможности и порядок работы в них

Браузеры для работы с информационно-телекоммуникационной сетью «Интернет»: наименования, возможности и порядок работы в них

Правила безопасности при работе в информационно-телекоммуникационной сети «Интернет»

Поисковые системы для поиска информации в информационно-телекоммуникационной сети «Интернет»: наименования, возможности и порядок работы в них

Системы автоматизированного расчета и компьютерного моделирования (CAE-системы): наименования, возможности и порядок работы в них

Правила оформления технической документации

Специальные тепловые режимы термической обработки деталей и инструмента в многозонных печах

Дефекты термической обработки металлов и сплавов

Причины изменения структуры металлов и сплавов в зависимости от скорости нагрева, охлаждения и температуры

Зависимости магнитных свойств изделий от характеристик приложенного при термической обработке магнитного поля

Порядок выявления причин дефектов при термической и химико-термической обработке крупногабаритных изделий, изделий из экспериментальных сталей и цветных сплавов с особыми свойствами

Порядок разработки предложений по устранению причин и условий возникновения дефектов при производстве операций термической обработки крупногабаритных изделий, изделий из экспериментальных сталей и цветных сплавов с особыми свойствами

Меры безопасности при контроле результатов термической обработки крупногабаритных изделий, изделий из экспериментальных сталей и цветных сплавов с особыми свойствами

Порядок применения средств индивидуальной и коллективной защиты при контроле результатов термической обработки крупногабаритных изделий, изделий из экспериментальных сталей и цветных сплавов с особыми свойствами

Требования охраны труда, пожарной, промышленной, экологической и электробезопасности

Другие характеристики

Южный федеральный университет | Пресс-центр: Ученые ЮФУ рассказали о солнечной активности, магнитных бурях и их влиянии на человека


Астрофизик, геофизик и физиолог высказали свою точку зрения на одно из самых обсуждаемых природных явлений – магнитных бурях.

На Земле 4 ноября началась одна из самых мощных за последние годы магнитных бурь. Причиной волнения магнитного поля планеты стала вспышка на Солнце. Одновременно с этим зафиксировали одно из крупнейших полярных сияний в году. В новой «Точке зрения» эксперты Южного федерального университета рассказали, что такое магнитные бури, что является причинами их возникновения и как они определяют нашу жизнь.

Астрофизик о солнечной активности и её влиянии на технику

Владимир Корчагин, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник НИИ физики, рассказал, что такое солнечная активность, почему происходят вспышки на Солнце и как они влияют на технику.

Спикер отметил, что солнечная вспышка – это гигантских размеров взрыв на поверхности Солнца. Он возникает, когда выходящие из солнечных пятен линии магнитного поля «перезамыкаются» – это приводит к выделению большого количества энергии. Плазма на поверхности звезды в течение нескольких минут нагревается от 6000 до 1 млн t°, что приводит к излучению электромагнитных волн во всем электромагнитном диапазоне: от радиоволн до рентгеновского и гамма-излучения. При этом объем выделяемой энергии эквивалентен одновременному взрыву нескольких миллионов ядерных бомб.

Астрофизик отметил, что первыми до Земли долетают волны электромагнитного излучения и солнечные космические лучи высоких энергий (свыше 10 Мэв). Они достигают нашей планеты примерно через 8-12 минут после солнечной вспышки. Через 2-3 дня орбиты Земли достигает ускоренный поток солнечного ветра. Именно он, взаимодействуя с магнитным полем Земли, вызывает его возмущения, которые и называются магнитными бурями.

«Ученые разделяют солнечные вспышки на несколько классов в зависимости от энерговыделения в них. Магнитная буря, вызванная солнечными вспышками, может быть сильной или слабой. Рентгеновское и ультрафиолетовое излучение, вызванное особо мощными солнечными вспышками, приводит к нарушению радиосвязи на высоких и сверхвысоких частотах (3–300 мегагерц) и к появлению аномально ярких полярных сияний в атмосфере Земли. Последствия отдельных солнечных вспышек могут наблюдаться в течение недели», – отметил Владимир Корчагин.

По словам эксперта, солнечные выбросы, вызывающие магнитные бури, приводят к сбоям в работе спутников Земли и сбоям в работе коротковолновых радиостанций на освещенной Солнцем стороне планеты. При этом самые мощные и самые опасные – солнечные вспышки класса X с потоком излучения свыше одной десятитысячной ватта на каждый квадратный метр поверхности Земли. Они могут привести к серьезным авариям спутников, систем бытовой, морской и воздушной навигации.

«Такие вспышки возникают на Солнце примерно десять раз в год.  Потоки заряженных частиц, выброшенные с поверхности Солнца для нанесения наибольшего «вреда», должны быть направлены в сторону планеты Земля, что, к счастью, случается значительно реже», – заключил Владимир Корчагин.

Геофизик о цикличности вспышек на Солнце и зависимости климата Земли от солнечной активности

Андрей Кузнецов, директор Института наук о Земле, к.г.н, доцент, рассказал о цикличности солнечной активности, её влиянии на климат Земли и самых крупных солнечных вспышках.

Эксперт отметил, что учёные наблюдают за солнечной активностью уже более 400 лет – это позволило выявить цикличность в её изменении. Наиболее известен и лучше всего изучен 11-летний цикл солнечной активности. Также выделяют менее выраженные циклы большей продолжительности: двойной 11-летний, вековой (80 – 90 лет) и другие. По словам спикера, от циклов солнечной активности зависит и повторяемость умеренных и сильных магнитных бурь. В год минимума солнечной активности происходит 1-2 бури, в год максимума – до полусотни.

«На протяжение уже более двухсот лет предпринимаются попытки установить взаимосвязь между цикличностью солнечной активности и климатом Земли. Многочисленные статистические исследования свидетельствуют о наличии такой взаимосвязи. Однако механизмы ее остаются еще не вполне понятными», – отметил Андрей Кузнецов.

Геофизик также выделил природные процессы, в которых прослеживается влияние солнечной активности. Например, от состояния Солнца зависит ледовитость Арктических морей, уровень Каспийского моря. Влияние также прослеживается в флуктуациях (случайных отклонениях величины – прим.) температуры поверхностного слоя воды в приэкваториальной части Тихого океана. Это периодически сопровождается, с одной стороны, проливными дождями в пустыне Атакама, с другой – сильными засухами в муссонных регионах Австралии и Индии (явление Эль-Ниньо) и т.д. По словам эксперта, водность реки Дон тоже зависит от активности Солнца.

«В годы с активным Солнцем, особенно при наложении максимумов в вековом и 11-летнем циклах, над океанами, как правило, усиливаются субтропические центры высокого атмосферного давления и субполярные центры низкого атмосферного давления, что, в свою очередь, на европейской территории России приводит к увеличению повторяемости переноса воздушных масс с Атлантики и наполнению водой Дона и Волги», – прокомментировал Андрей Кузнецов.

Спикер отметил, что самая мощная за всю историю наблюдений магнитная буря наблюдалась 1-2 сентября 1859 г. Она была вызвана серией крупных вспышек на Солнце и привела к отказу телеграфных систем по всей Европе и Северной Америке. В те дни полярные сияния наблюдались во всех географических широтах, включая приэкваториальные. Магнитные бури такой силы случаются примерно раз в 500 лет. Значительно менее сильные, но также примечательные бури фиксировались в 1921, 1957, 1958, 1959, 1989 и 2003 гг. На их фоне магнитная буря 4 ноября 2021 г. особо не выделяется.

Долгая история наблюдений за солнечной активностью научила прогнозировать появление магнитных бурь с заблаговременностью не более, чем примерно за двое суток, то есть не раньше момента появления пятен и вспышек на Солнце, выбросов вещества солнечной атмосферы и короны, наблюдаемых с Земли.

«Что касается самих процессов на Солнце, вызывающих их появление – эти процессы еще предстоит лучше изучить и понять, прежде чем можно будет говорить об их прогнозировании. Однако ретроспективные наблюдения позволяют с достаточной степенью уверенности ожидать рост солнечной активности в ближайшие 4 – 5 лет в 11-летнем цикле и в ближайшие десятилетия в вековом цикле», – заключил Андрей Кузнецов.

Физиолог о метеозависимости и влиянии магнитных бурь на здоровье человека

Оксана Кундупьян, к.б.н., доцент кафедры физиологии человека и животных, рассказала о влиянии солнечной активности на здоровье человека, метеозависимости у людей и психологическом воздействии календарей магнитных бурь.

Эксперт отметила, что вопрос о влиянии геомагнитных бурь на состояние здоровья человека в научной литературе является дискуссионным. В настоящий момент существуют две точки зрения на данную проблему: первая — геомагнитные бури вызывают каскад негативных физиологических реакций, которые негативно влияют на здоровье человека; вторая — геомагнитные бури не оказывают достоверного влияния на состояние здоровья человека в целом.

Приверженцами первой теории являются в основном отечественные исследователи, последователи работ Чижевского. По их мнению, изменение магнитного поля Земли под действием солнечной активности приводит к повышению артериального давления, снижению работоспособности, головным болям, повышению тревожности и обострению хронических заболеваний, в том числе и аллергии не только у метеозависимых, но даже и здоровых людей.

«Действительно, в некоторых исследованиях получено влияние магнитного поля на живые организмы (некоторые виды растений и животных) и работу отдельных ферментов. Механизм этого влияния до сих пор остается непонятным», – прокомментировала Оксана Кундупьян.

К приверженцам второй теории относятся отечественные и большая часть иностранных ученых. Они скептически относятся к наличию связи между возмущением геомагнитного поля и субъективно воспринимаемыми отклонениями в здоровье населения. Учёные ссылаются на отсутствие достоверной статистики в имеющихся исследованиях, неоднородность групп обследуемых (разный возраст, различное состояние здоровья) и отсутствие контрольных выборок, где бы проводили долговременные наблюдения за показателями организма.

«Кроме того, существуют работы, показавшие отсутствие связи между геомагнитной активностью и частотой проявления некоторых заболеваний и риска смертности от инсульта или ишемической болезни сердца», – отметила Оксана Кундупьян.

По словам физиолога, календари магнитных бурь и предостережения, публикуемые в СМИ, могут оказывать психологическое воздействие на впечатлительных людей с заболеваниями. Спикер подчеркивает, что точность этих календарей сомнительна, потому что прогнозировать магнитные бури можно с заблаговременность не более, чем 2-3 суток. Поэтому публикуемое расписание магнитных бурь на месяц вперед, как правило, — чистое шарлатанство.

«Таким образом, можно говорить о наличии магниточувствительности отдельных систем организма человека (механизм которых пока не известен), но нет оснований связывать геомагнитную активность с рисками для здоровья и жизни человека», – заключила Оксана Кундупьян.

 

жизненно важных признаков планеты

Земля окружена системой магнитных полей, называемой магнитосферой. Магнитосфера защищает нашу родную планету от вредного солнечного и космического излучения, но она может менять форму в ответ на поступающую от Солнца космическую погоду. Предоставлено: Студия научной визуализации НАСА. Постоянный отток солнечного вещества вытекает из Солнца, изображенного здесь в художественном изображении. Этот солнечный ветер всегда проходит мимо Земли. Авторы и права: Лаборатория концептуальных изображений Годдарда НАСА/Грег Шира.

Земля окружена огромным магнитным полем, называемым магнитосферой.Созданная мощными динамическими силами в центре нашего мира, наша магнитосфера защищает нас от эрозии нашей атмосферы солнечным ветром, излучения частиц от выбросов корональной массы (извержений больших облаков энергичной намагниченной плазмы из солнечной короны в космос) , так и от космических лучей из дальнего космоса. Наша магнитосфера играет роль привратника, отталкивая эти формы энергии, вредные для жизни, и улавливая большую ее часть в безопасном месте вдали от поверхности Земли. Вы можете узнать больше о магнитосфере Земли здесь .

Поскольку силы, которые генерируют наше магнитное поле, постоянно меняются, само поле также находится в постоянном движении, его сила со временем возрастает и ослабевает. Это приводит к тому, что положение северного и южного магнитных полюсов Земли постепенно смещается и даже полностью меняется каждые 300 000 лет или около того. Это может быть несколько важно, если вы используете компас или для некоторых животных, таких как птицы, рыбы и морские черепахи, чьи внутренние компасы используют магнитное поле для навигации .

Некоторые люди утверждают, что колебания магнитного поля Земли способствуют текущему глобальному потеплению и могут вызвать катастрофические изменения климата. Однако наука не поддерживает этот аргумент. В этом блоге мы рассмотрим ряд предложенных гипотез о влиянии изменений магнитного поля Земли на климат. Мы также обсудим физические причины, по которым изменения в магнитном поле не могут повлиять на климат.

Запущенная в ноябре 2013 года Европейским космическим агентством (ЕКА) группировка из трех спутников Swarm позволяет по-новому взглянуть на работу глобального магнитного поля Земли.Магнитное поле, создаваемое движением расплавленного железа в ядре Земли, защищает нашу планету от космического излучения и заряженных частиц, испускаемых нашим Солнцем. Он также обеспечивает основу для навигации с помощью компаса.

Основанное на данных Swarm, верхнее изображение показывает среднюю напряженность магнитного поля Земли на поверхности (измеряемую в нанотеслах) в период с 1 января по 30 июня 2014 года. Второе изображение показывает изменения этого поля за тот же период. Хотя цвета на втором изображении такие же яркие, как и на первом, обратите внимание, что самые большие изменения были плюс-минус 100 нанотесла в поле, которое достигает 60 000 нанотесла.Предоставлено: Европейское космическое агентство/Технический университет Дании (ESA/DTU Space).

Получить новости НАСА об изменении климата: Подписаться на информационный бюллетень »

Гипотезы:

1. Сдвиги в расположении магнитных полюсов

Положение северного магнитного полюса Земли впервые было точно определено в 1831 году. С тех пор он постепенно смещался на северо-северо-запад более чем на 600 миль (1100 километров), а его скорость движения увеличилась примерно с 10 миль (16 километров) в год. примерно до 34 миль (55 километров) в год.Этот постепенный сдвиг влияет на навигацию и должен регулярно учитываться. Однако существует мало научных доказательств каких-либо существенных связей между дрейфующими магнитными полюсами Земли и климатом.

2. Инверсия магнитных полюсов

Суперкомпьютерные модели магнитного поля Земли. Слева — нормальное диполярное магнитное поле, типичное для долгих лет между сменами полярности. Справа — своего рода сложное магнитное поле Земли во время инверсии.Предоставлено: Калифорнийский университет в Санта-Круз/Гэри Глатцмайер.

Во время смены полюсов северный и южный магнитные полюса Земли меняются местами. Хотя это может звучать как большое дело, инверсия полюсов — обычное дело в геологической истории Земли. Палеомагнитные записи говорят нам, что магнитные полюса Земли менялись местами 183 раза за последние 83 миллиона лет и по меньшей мере несколько сотен раз за последние 160 миллионов лет. Временные интервалы между инверсиями сильно колебались, но в среднем составляют около 300 000 лет, причем последний раз произошел около 780 000 лет назад.

Геомагнитная полярность за последние 169 миллионов лет, уходящая в юрскую тихую зону. Темные области обозначают периоды нормальной полярности, светлые области обозначают обратную полярность. Кредит: общественное достояние

При переполюсовке магнитное поле ослабевает, но не исчезает полностью. Магнитосфера вместе с земной атмосферой продолжают защищать Землю от космических лучей и заряженных солнечных частиц, хотя небольшое количество твердых частиц может доходить до поверхности Земли.Магнитное поле перемешивается, и в неожиданных местах могут появиться несколько магнитных полюсов.

Никто точно не знает, когда может произойти следующая инверсия полюсов, но ученые знают, что они не происходят в одночасье: они происходят в течение сотен или тысяч лет.

За последние 200 лет магнитное поле Земли ослабло примерно на девять процентов в среднем по миру. Некоторые люди ссылаются на это как на «доказательство» неизбежности смены полюсов, но у ученых нет оснований так полагать. Фактически, 90 003 палеомагнитных исследования показывают, что это поле примерно такое же сильное, как и за последние 100 000 лет, и в два раза интенсивнее, чем его среднее значение за миллион лет. Хотя некоторые ученые считают, что сила поля может полностью исчезнуть примерно через 1300 лет, текущее ослабление может прекратиться в любой момент.

Солнце испускает постоянный поток частиц и магнитных полей, известный как солнечный ветер, и огромные облака горячей плазмы и излучения, называемые выбросами корональной массы. Этот солнечный материал течет по космосу и поражает магнитосферу Земли, пространство, занятое магнитным полем Земли, которое действует как защитный щит вокруг планеты.Предоставлено: NASA Goddard/Bailee DesRocher.

Окаменелости растений и животных периода последней крупной инверсии полюсов не показывают каких-либо больших изменений. Образцы глубоководных отложений показывают, что ледниковая активность была стабильной. На самом деле, геологические записи и записи окаменелостей предыдущих инверсий не показывают ничего примечательного, например, событий конца света или крупных вымираний.

3. Геомагнитные экскурсии

В последнее время возникают вопросы и обсуждаются «геомагнитные экскурсии»: кратковременные, но значительные изменения напряженности магнитного поля, длящиеся от нескольких столетий до нескольких десятков тысяч лет.Радиоуглеродные данные показывают, что во время последнего крупного отклонения, называемого событием Лашампа, около 41 500 лет назад магнитное поле значительно ослабло, и полюса поменялись местами, но только для того, чтобы вернуться обратно примерно через 500 лет.

Магнитное поле Земли. Кредит: НАСА

Хотя есть некоторые свидетельства региональных климатических изменений во время события Лашамса, ледяные керны из Антарктиды и Гренландии не показывают каких-либо серьезных изменений. Более того, если рассматривать его в контексте изменчивости климата во время последнего ледникового периода, любые изменения климата, наблюдаемые на поверхности Земли, были незначительными.

Итог: нет никаких доказательств того, что на климат Земли оказали существенное влияние последние три отклонения магнитного поля, а также какое-либо событие отклонения в течение, по крайней мере, последних 2,8 миллионов лет.

Физические принципы

1. Недостаток энергии в верхних слоях атмосферы Земли

Электромагнитные токи существуют в верхних слоях атмосферы Земли. Но энергия, управляющая климатической системой в верхних слоях атмосферы, в среднем по миру составляет ничтожную долю энергии, которая управляет климатической системой на поверхности Земли.Его величина обычно составляет от менее одного до нескольких милливатт на квадратный метр. Для сравнения: энергетический баланс на поверхности Земли составляет от 250 до 300 ватт на квадратный метр. В долгосрочной перспективе энергия, управляющая верхними слоями атмосферы Земли, примерно в 100 000 раз меньше энергии, управляющей климатической системой на поверхности Земли. Наверху просто недостаточно энергии, чтобы влиять на климат там, где мы живем.

2. Воздух не содержит железа

Наконец, изменения и сдвиги полярности магнитного поля Земли не влияют на погоду и климат по фундаментальной причине: воздух не состоит из железа .

Черные? Скажи что?? Бьюллер? Бьюллер?

Ferrous означает «содержащий или состоящий из железа». Хотя железо, содержащееся в вулканическом пепле, переносится атмосферой, а небольшие количества железа и соединений железа, образующихся в результате деятельности человека, являются источником загрязнения воздуха в некоторых городских районах, железо не является важным компонентом атмосферы Земли. Не существует известного физического механизма, способного связать погодные условия на поверхности Земли с электромагнитными токами в космосе.

Тепловое и композиционное строение атмосферы. Верхние слои атмосферы, включающие мезосферу, термосферу и внутреннюю ионосферу, поглощают все падающее солнечное излучение на длинах волн менее 200 нанометров (нм). Большая часть поглощенного излучения в конечном итоге возвращается в космос через инфракрасное излучение молекул двуокиси углерода (CO 2 ) и оксида азота (NO). Стратосферный озоновый слой поглощает излучение с длиной волны от 200 до 300 нм.

График слева показывает типичную среднемировую тепловую структуру атмосферы, когда поток солнечной радиации находится на минимальном и максимальном значениях его 11-летнего цикла.График справа показывает плотность азота (N2), кислорода (O2) и атомарного кислорода (O), трех основных нейтральных частиц в верхних слоях атмосферы, а также плотность свободных электронов (e-), которая равна к объединенной плотности различных видов ионов. Также указаны F, E и D области ионосферы, как и тропосфера, самая нижняя область атмосферы. Предоставлено: Военно-морская исследовательская лаборатория/J. Эммерт

Солнечные бури и их электромагнитные взаимодействия воздействуют только на ионосферу Земли, которая простирается от самого нижнего края мезосферы (около 31 мили или 50 километров над поверхностью Земли) до космоса, примерно на 600 миль (965 километров) над поверхностью. Они не влияют на тропосферу Земли или нижние слои стратосферы, где возникает погода на поверхности Земли, а затем и ее климат.

Короче говоря, когда дело доходит до климата, колебания магнитного поля Земли не вызывают беспокойства.

Связанная функция

Магнитосфера Земли: защита нашей планеты от вредоносной космической энергии

Что вызывает периодические инверсии магнитного поля Земли? Были ли успешные попытки смоделировать это явление?

Гэри А.Глатцмайер из Института геофизики и планетологии Физики Лос-Аламосской национальной лаборатории проделали большую работу в этом направлении. площадь. Он отвечает:

«Считается, что магнитное поле Земли создается движением жидкости в жидкая, внешняя часть ядра Земли, состоящая в основном из железа. движения жидкости вызываются силами плавучести, которые развиваются у основания внешней ядро, поскольку Земля медленно остывает, а железо конденсируется на твердую внутреннюю твердую ядро ниже.Вращение Земли заставляет плавучую жидкость подниматься по криволинейной траектории. траектории, которые генерируют новое магнитное поле, скручивая и сдвигая существующее магнитное поле. Более 99 процентов магнитной энергии Земли остается полностью заключена в пределах ядра. Мы наблюдаем лишь малую часть магнитное поле, которое распространяется на поверхность и за ее пределы, где его основная структура представляет собой диполь, то есть простое поле север-юг, подобное полю простого стержня. магнит. В поле Земли также есть более мелкие недиполярные структуры; они меняются локально и очень незначительно в масштабе века.

«Дипольная часть поля обычно достаточно близко выровнена с ось вращения Земли; другими словами, магнитные полюса обычно достаточно близко к географическим полюсам, поэтому работает компас. Иногда, однако дипольная часть поля переворачивается, в результате чего расположение северный и южный магнитные полюса для переключения. Этот обратный процесс можно увидеть в палеомагнитная запись, запертая в породах на дне океана и в некоторых слоях лавы течет.Процесс обращения не является в буквальном смысле «периодическим», как на Солнце. магнитное поле которого меняется каждые 11 лет. Время между инверсиями магнитного поля на Земле иногда всего 10 000 лет, а иногда и 25 лет. миллион лет; время, необходимое для реверсирования, составляет всего около 5000 лет.

«Первое динамически согласованное трехмерное компьютерное моделирование геодинамо (механизм в жидком внешнем ядре Земли, который генерирует и поддерживает геомагнитное поле) был выполнен и опубликован Полом Х.Робертс из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и я в 1995 году. запрограммировали суперкомпьютеры для решения большого набора нелинейных уравнений, которые описать физику движения жидкости и генерации магнитного поля в Ядро Земли. Смоделированное геомагнитное поле, которое теперь охватывает эквивалент более 300 000 лет, имеет интенсивность, структуру с преобладанием диполей и направление на запад. дрейф на поверхности, которые все похожи на реальное поле Земли. Наша модель предсказал, что твердое внутреннее ядро, будучи магнитно связанным с восточным поток жидкости над ней, должен вращаться немного быстрее, чем поверхность Земли.Этот прогноз был недавно подтверждается исследованиями сейсмических волн, проходящих через ядро.

«Кроме того, компьютерная модель произвела три спонтанных инверсии геомагнитное поле во время 300 000-летнего моделирования. Итак, теперь для первого время, у нас есть трехмерная, зависящая от времени смоделированная информация о том, как могут возникнуть переполюсовки магнитного поля. Процесс не простой, даже на нашем компе модель. Движения жидкости пытаются изменить поле на несколько тысячелетий. но твердое внутреннее ядро ​​пытается предотвратить инверсию, потому что поле не может изменяться (распространяться) во внутреннем ядре почти так же быстро, как и в жидкости, внешнем основной.Только в редких случаях термодинамика, движение жидкости и все магнитное поле развивается совместимым образом, что позволяет исходному Поле должно полностью диффундировать из внутреннего ядра, чтобы новая полярность диполя могла диффундируют и создают обратное магнитное поле. Стохастический (случайный) Характер процесса, вероятно, объясняет, почему время между реверсами на Земля так сильно различается».

Для более подробного объяснения геодинамо, смоделированного магнитного инверсии и супервращение внутреннего ядра Земли, Глатцмайер рекомендует следующие бумаги:

«Трехмерное самосогласованное компьютерное моделирование геомагнитного Инверсия поля» Гэри А.Глатцмайер и Пол Х. Робертс в Nature , Vol. 377, стр. 203-209; 1995.

«Вращение и магнетизм внутреннего ядра Земли» Гэри А. Глатцмайера и Пола. Х. Робертс в Science , Vol. 274, стр. 1887-1891; 1996.

Эдвин С. Робинсон — профессор геофизики Политехнического института Вирджинии. Государственный университет в Блэксбурге, Вирджиния.

Он добавляет дополнительный фон информация:

«Основное геомагнитное поле Земли создается потоком электрически заряженные частицы в жидкой части земного ядра.Этот жидкая зона простирается от глубины 2900 километров до глубины 5100 километров. Токи текущей жидкости вызваны разницей в температура между верхом и основанием этой зоны. Эти токи что-то вроде движения воды в кипящем чайнике. Вращение земли на своей оси придает симметрию картине течений жидкого ядра. Следовательно, в жидком ядре существует несколько симметричный электрический ток, который результате движения электрически заряженных частиц.

«Из принципов физики мы знаем об электромагнитной индукции что электрический ток всегда имеет связанное с ним магнитное поле. в жидкого ядра Земли создается динамо. Поскольку ток сердечника несколько симметричен относительно оси вращения, связанное с ним магнитное поле аналогично к стержневому магниту. По непонятной причине баланс между влияние вращения Земли и влияние температуры на ядро динамо-машина время от времени выходит из строя, вызывая изменение тока сердечника быть сорванным.После такого возмущения теоретически возможно динамо-машина, чтобы восстановить себя с противоположным направлением тока. связанное с ним магнитное поле будет иметь противоположную поляризацию.

«Потому что мы не можем спуститься в жидкое ядро, чтобы увидеть, что на самом деле происходит, мы должны делать выводы, основанные на измерениях, сделанных на уровне или выше поверхность Земли. Поэтому наши знания о ядре весьма неполны. Мы просто недостаточно знаю о ядре, чтобы предсказать, когда произойдет смена полюсов в будущем или сколько времени потребуется для завершения такого разворота или что расстраивает тонкий баланс факторов, которые производят ток сердечника.Но у нас есть убедительную информацию, полученную от намагниченных зерен минералов в горных породах, которые говорит нам, что инверсии геомагнитной полярности происходили очень много раз в история земли.

Магнитное поле Земли может измениться дольше, чем считалось ранее | Наука

Вращение и конвекция расплавленного железа в центре планеты создают эффект динамо, генерирующий магнитное поле Земли. алкспин / iStock

Горячее жидкое железо, вращаясь вокруг твердого внутреннего ядра нашей планеты на глубине более 1800 миль под поверхностью, создает магнитное поле, простирающееся за пределы атмосферы.Это поле дает нам все, от направлений по компасу до защиты от космических лучей, поэтому неудивительно, что ученые были встревожены в начале этого года, когда заметили, что северный магнитный полюс быстро дрейфует в сторону Сибири. В то время как геофизики изо всех сил пытались выпустить обновленную модель магнитного поля Земли с опережением пятилетнего графика, миграция полюса поставила неотложный вопрос: готовится ли магнитное поле Земли к перевороту?

Магнитное состояние нашего мира постоянно меняется, при этом северный и южный магнитные полюса отклоняются на несколько градусов каждые столетие или около того.Иногда магнитное поле полностью меняет полярность, в результате чего северный и южный магнитные полюса меняются местами, хотя никто точно не знает, что вызывает этот поворот. (На самом деле северный полюс планеты прямо сейчас является магнитным южным полюсом, но его до сих пор называют «магнитным севером», чтобы соответствовать нашим географическим измерениям.)

В исследовании, опубликованном сегодня в журнале Science Advances , исследователи сообщают о новой предполагаемой временной шкале последней смены полярности, названной сменой Брюнеса-Матуямы, которая произошла около 780 000 лет назад.Используя комбинацию образцов лавы, океанских отложений и ледяных кернов, они смогли отследить развитие этого разворота и продемонстрировать, что его характер был более длинным и сложным, чем предполагалось в предыдущих моделях. Полученные данные могут помочь лучше понять, как развивается магнитная среда нашей планеты, и, надеюсь, помогут в прогнозах следующего крупного возмущения.

«[Смена полярности] — одно из немногих геофизических явлений, которые действительно носят глобальный характер», — говорит Брэд Сингер, профессор геолого-геофизических исследований Университета Висконсин-Мэдисон и ведущий автор исследования.«Это процесс, который начинается в самых глубоких частях Земли, но проявляется в горных породах по всей поверхности планеты и довольно важным образом влияет на атмосферу. … Если мы сможем установить хронологию времени инверсии, у нас будут маркеры, которые мы сможем использовать для определения возраста горных пород по всей планете и определения общих временных точек по всей Земле».

Генерация магнитного поля Земли начинается в самом ее центре. Тепло от твердого внутреннего ядра, образующегося в результате радиоактивного распада, нагревает окружающее жидкое железо, заставляя его циркулировать, как кастрюля с водой на плите.Движение жидкости или конвекция железа создает электрический ток, который создает магнитное поле. Когда Земля вращается, магнитное поле примерно совпадает с осью вращения, создавая магнитные северный и южный полюса.

За последние 2,6 миллиона лет магнитное поле Земли перевернулось 10 раз и почти перевернулось более 20 раз во время событий, называемых экскурсиями. Некоторые исследователи считают, что смена полярности вызвана нарушением баланса между вращением Земли и температурой в ядре, что изменяет движение жидкости в жидком железе, но точный процесс остается загадкой.

Схематическое изображение невидимых силовых линий магнитного поля, создаваемых Землей, представленных в виде дипольного магнитного поля. На самом деле наш магнитный щит сжат ближе к Земле на обращенной к Солнцу стороне и сильно вытянут на ночной стороне из-за солнечного ветра. Питер Рид / НАСА

Сингер и его коллеги получили более точные хронологические оценки последней смены полярности, используя новые методы датирования застывшей лавы. Базальтовая лава, которая извергается при температуре около 1100 градусов по Цельсию (2012 градусов по Фаренгейту), содержит магнетит, оксид железа, чьи внешние электроны ориентируются вдоль магнитного поля Земли.Когда лава остывает до 550 градусов по Цельсию (1022 градуса по Фаренгейту), «направление намагниченности блокируется, буквально впивается в поток», — говорит Сингер. В результате история магнитного поля запечатлелась в застывшей лаве, которую Сингер и его команда смогли прочитать, используя специальный процесс для измерения изотопов аргона в образцах разложившейся лавы.

К сожалению для геологов (но к счастью для всех нас), вулканы извергаются не постоянно, что делает лаву нечетким летописцем эволюции магнитного поля.Чтобы соединить недостающие даты, исследовательская группа объединила новые измерения из семи различных источников лавы по всему миру с прошлыми записями намагниченных элементов в океанских отложениях и кернах антарктического льда. В отличие от лавы, океан обеспечивает непрерывную запись намагниченности, поскольку крупинки магнитного материала постоянно оседают на морском дне и выравниваются с полем планеты. «Но эти пластинки становятся гладкими и деформируются при уплотнении, а на дне морского дна живет много тварей… так что пластинка немного разрушается», — говорит Сингер.

Антарктический лед предлагает третий способ решения истории магнитного поля Земли, поскольку он содержит образцы изотопа бериллия, который образуется, когда космическое излучение сильно взаимодействует с верхними слоями атмосферы — именно то, что происходит, когда магнитное поле ослабевает во время отклонения или инверсии.

Объединив все три источника, исследователи собрали подробную картину того, как магнитное поле развивалось во время его последнего изменения направления. В то время как предыдущие исследования предполагали, что все инверсии проходят через три фазы за промежуток времени не более 9000 лет, команда Сингера обнаружила гораздо более сложный процесс инверсии, для завершения которого потребовалось более 22000 лет.

«В течение этого 22 000-летнего периода мы можем наблюдать гораздо больше нюансов увеличения и уменьшения силы и направленного поведения, чем когда-либо прежде», — говорит Сингер. «И это не соответствует [трехфазному] шаблону… поэтому я думаю, что им придется вернуться к чертежной доске».

Полученные данные ставят под сомнение, будут ли будущие инверсии поля иметь такие же сложности и продолжительность. «Это важный документ, поскольку он документирует новые вулканические данные и объединяет вулканические и осадочные записи, относящиеся к нестабильности геомагнитного поля до последней смены полярности», — говорит Джеймс Ченнел, геофизик из Университета Флориды, не принимавший участия в исследовании. в новом исследовании, в электронной почте.«Является ли эта нестабильность до переворота характеристикой всех переполюсовок? Пока что нет никаких доказательств этого из более старых разворотов».

Соавтор исследования Роб Коу и Тревор Дуарте ориентируют керны из лавового потока, фиксирующего изменение магнитной полярности Матуяма-Брюнес в Национальном парке Халеакала, Гавайи, в 2015 году. Брэд Сингер

Даже с тремя наборами измерений остается некоторый вопрос относительно того, дает ли собранная вместе история достаточно информации о том, сколько времени занимает разворот и в каком именно состоянии находится поле, когда происходят такие перевороты.«Пока нет полных записей, свидетельствующих о сложной последовательности событий, описанной авторами, я не уверен, что неопределенность в отношении возраста позволяет нам различать более двух различных фаз», — говорит Жан-Пьер Вале, исследователь. геофизик из Парижского института физики Земли, не участвовавший в исследованиях, в электронном письме. Валет также ставит под сомнение продолжительность разворота, утверждая, что неопределенность в данных предполагает, что весь процесс мог варьироваться от 13 000 до 40 000 лет — все еще дольше, чем предыдущие оценки.

Узнать больше о процессах, которые приводят к изменению полярности, может иметь решающее значение для будущих цивилизаций, поскольку смещающееся магнитное поле может иметь далеко идущие последствия для планеты.

«Когда [магнитное] поле слабое, то есть во время инверсий, основное дипольное поле коллапсирует до величины порядка десяти процентов от его нормальной силы», — говорит Сингер. Этот коллапс может означать проблемы для жизни на Земле, поскольку магнитное поле стабилизирует молекулы озона, защищая планету от ультрафиолетового излучения.Сингер отмечает, что недавняя работа предполагает, что современные люди адаптировались к защитным генам после того, как неандертальцы пострадали от радиации во время экскурсии, которая ухудшила магнитное поле.

«Долгое время обсуждалось, влияют ли инверсии магнитного поля на биоту на поверхности Земли, — говорит он. «Большинство ранних утверждений несколько абсурдны, потому что хронология была недостаточно хороша, чтобы понять, что обнаружение окаменелостей неандертальцев, например, коррелирует с экскурсией.Но теперь мы знаем эти тайминги намного лучше».

В течение последних 200 или более лет магнитное поле Земли ослабевало со скоростью пять процентов каждое столетие. Если это ослабление и недавняя миграция северного магнитного полюса указывают на надвигающуюся инверсию поля, это может иметь серьезные последствия для технологий, основанных на использовании спутников, которые могут быть повреждены космическим излучением. Тем не менее, Сингер предупреждает, что в ближайшие пару тысячелетий вряд ли произойдет разворот.

«То, что мы наблюдаем сейчас с быстрым перемещением северного полюса, на самом деле вполне нормально», — говорит Сингер. «Есть опубликованные документы, основанные на гораздо более плохих записях, чем те, с которыми мы работаем, которые предполагают, что обращение может произойти менее чем за человеческую жизнь, и это просто не подтверждается подавляющим большинством записей. … Настоящая реверсия, окончательная реверсия, занимает несколько тысяч лет».

Это должно дать человечеству некоторое время, чтобы лучше защитить свои технологии от радиации при следующем инверсии.До тех пор не пугайтесь, если ваш компас сместится на градус или два.

наука о планете Земля Ядро Земли Геология Физика

Рекомендуемые видео

флуктуаций магнитного поля Земли объясняются новыми данными : NewsCenter

27 февраля 2018 г.

Геомагнитное поле Земли окружает и защищает нашу планету от вредных космических излучений.(Фото CC BY-SA 2.0 / пользователь Flickr, Центр космических полетов имени Годдарда НАСА)

Используя новые данные, собранные на участках в южной части Африки, исследователи Университета Рочестера расширили свои данные о магнитном поле Земли на тысячи лет назад, до первого тысячелетия.

Запись обеспечивает исторический контекст, помогающий объяснить недавние, продолжающиеся изменения в магнитном поле, особенно заметные в районе Южного полушария, известном как Южно-Атлантическая аномалия.

«Мы уже давно знаем, что магнитное поле меняется, но мы не знали, было ли это необычным для этого региона в более длительной временной шкале или это было нормально», — говорит Винсент Хэйр, который недавно защитил докторскую диссертацию в Департаменте наук о Земле и окружающей среде (EES) Университета Рочестера и является ведущим автором статьи, опубликованной в журнале Geophysical Research Letters, посвященной изменениям в магнитном поле Земли.

  Ослабление магнитного поля, повторяющаяся аномалия

Новые данные также предоставляют больше доказательств того, что регион на юге Африки может играть уникальную роль в инверсиях магнитных полюсов.

«Мы получаем убедительные доказательства того, что есть что-то необычное на границе между ядром и мантией под Африкой, что может иметь важное влияние на глобальное магнитное поле».

Магнитное поле, окружающее Землю, не только определяет направление стрелки компаса на север или юг, но и защищает планету от вредного излучения из космоса.Почти 800 000 лет назад полюса поменялись местами: север указывал на юг и наоборот. С тех пор полюса никогда полностью не менялись местами, но за последние 160 лет сила магнитного поля уменьшалась с угрожающей скоростью. Регион, где он самый слабый и продолжает ослабевать, представляет собой большую территорию, простирающуюся от Чили до Зимбабве, называемую Южно-Атлантической аномалией.

Чтобы поместить эти относительно недавние изменения в историческую перспективу, исследователи из Рочестера под руководством Джона Тардуно, профессора и председателя EES, собрали данные с участков на юге Африки, которые находятся в пределах Южно-Атлантической аномалии, чтобы составить отчет о Земле. напряженность магнитного поля на протяжении многих веков.Данные, ранее собранные Тардуно и Рори Коттреллом, ученым-исследователем EES, вместе с теоретическими моделями, разработанными Эриком Блэкманом, профессором физики и астрономии в Рочестере, позволяют предположить, что центральная область под южной Африкой может быть местом рождения недавних и будущих инверсий полюсов. .

«Мы искали повторяющееся поведение аномалий, потому что мы думаем, что это то, что происходит сегодня и вызывает южноатлантическую аномалию», — говорит Тардуно. «Мы нашли доказательства того, что эти аномалии происходили в прошлом, и это помогает нам контекстуализировать текущие изменения магнитного поля.

Исследователи обнаружили, что магнитное поле в регионе колебалось с 400 по 450 год нашей эры, с 700 по 750 год нашей эры и снова с 1225 по 1550 год нашей эры. Таким образом, эта южноатлантическая аномалия является самым последним проявлением повторяющегося явления в ядре Земли под Африкой, которое затем влияет на весь земной шар.

«Мы получаем убедительные доказательства того, что есть что-то необычное на границе между ядром и мантией под Африкой, что может иметь важное влияние на глобальное магнитное поле», — говорит Тардуно.

Смена полюсов? Пока нет, говорят исследователи.

Магнитное поле создается вращающимся жидким железом во внешнем ядре Земли. Именно здесь, примерно на 1800 миль ниже африканского континента, существует особая особенность. Сейсмологические данные выявили более плотный регион глубоко под югом Африки, который называется Большой африканской провинцией с низкой скоростью сдвига. Область расположена прямо над границей между горячим жидким внешним ядром и более жесткой и холодной мантией.Находясь поверх жидкого внешнего ядра, он может немного опуститься, нарушив поток железа и в конечном итоге повлияв на магнитное поле Земли.

Крупное изменение магнитного поля будет иметь далеко идущие последствия; магнитное поле стимулирует токи во всем, что имеет длинные провода, включая электрическую сеть. Таким образом, изменения в магнитном поле могут вызвать сбои в электросети, сбои в работе навигационной системы и поломки спутников. Ослабление магнитного поля может также означать, что больше вредного излучения достигает Земли и вызывает рост заболеваемости раком кожи.

Однако

Хэйр и Тардуно предупреждают, что их данные не обязательно предвещают полную смену полюсов.

«Теперь мы знаем, что это необычное поведение случалось по крайней мере пару раз за последние 160 лет и является частью более крупной долгосрочной закономерности», — говорит Хэйр. «Однако просто слишком рано говорить наверняка, приведет ли такое поведение к полной смене полюсов».

Даже если полная смена полюсов не произойдет в ближайшем будущем, ослабление напряженности магнитного поля интригует ученых, говорит Тардуно.«Возможность дальнейшего ослабления напряженности магнитного поля является общественной проблемой, которая заслуживает дальнейшего изучения и мониторинга».

Это исследование финансировалось Национальным научным фондом США.


В поле: «Археомагнетизм» в действии

Археолог Том Хаффман из Университета Витватерсранда в Южной Африке помогает Джону Тардуно и его студентам сориентироваться и собрать образцы в полевых условиях на юге Африки. (Фото Университета Рочестера / предоставлено Джоном Тардуно)

Исследователи собрали данные для этого проекта из неожиданного источника: древних остатков глины из Южной Африки, относящихся к раннему и позднему железному веку.В рамках области под названием «археомагнетизм» геофизики объединяются с археологами для изучения магнитного поля прошлого.

Группа из Рочестера, в которую входили несколько студентов бакалавриата, сотрудничала с археологом Томасом Хаффманом из Университета Витватерсранда в Южной Африке, ведущим специалистом по Южной Африке железного века. Группа раскопала образцы глины в долине реки Лимпопо, которая граничит с Зимбабве, Южной Африкой и Ботсваной.

Во время железного века на юге Африки, примерно во время первого тысячелетия, существовала группа людей, говорящих на языке банту, которые выращивали зерно и жили в деревнях, состоящих из зернохранилищ, хижин и загонов для скота.Сквозняки были разрушительны для их сельскохозяйственной культуры. В периоды засухи они совершали тщательно продуманные ритуальные зачистки деревень, сжигая хижины и зернохранилища.

«Когда вы сжигаете глину при очень высоких температурах, вы фактически стабилизируете магнитные минералы, и когда они охлаждаются от этих очень высоких температур, они фиксируют магнитное поле Земли», — говорит Тардуно.

Исследователи извлекают образцы, ориентируют их в полевых условиях и возвращают в лабораторию для проведения измерений с помощью магнитометров.Таким образом, они могут использовать образцы для составления записи о магнитном поле Земли в прошлом.

Теги: Искусства и науки, Департамент наук о Земле и окружающей среде, Джон Тардуно, магнитное поле, планеты, результаты исследований

Категория : Наука и технологии

Зонды Swarm исследуют ослабление магнитного поля Земли

Применение

20.05.2020 181505 просмотра 600 лайков

В районе, простирающемся от Африки до Южной Америки, магнитное поле Земли постепенно ослабевает.Это странное поведение озадачило геофизиков и вызывает технические неполадки на спутниках, вращающихся вокруг Земли. Ученые используют данные созвездия Роя ЕКА, чтобы лучше понять эту область, известную как «Южноатлантическая аномалия».

Магнитное поле Земли жизненно важно для жизни на нашей планете. Это сложная и динамичная сила, которая защищает нас от космического излучения и заряженных частиц Солнца. Магнитное поле в значительной степени создается океаном перегретого, вращающегося жидкого железа, составляющего внешнее ядро ​​примерно в 3000 км под нашими ногами.Действуя как вращающийся проводник в динамо-машине велосипеда, он создает электрические токи, которые, в свою очередь, генерируют наше постоянно меняющееся электромагнитное поле.

Это поле далеко не статично и меняется как по силе, так и по направлению. Например, недавние исследования показали, что положение северного магнитного полюса быстро меняется.

За последние 200 лет магнитное поле потеряло около 9% своей силы в среднем по всему миру. Между Африкой и Южной Америкой образовалась большая область пониженной магнитной напряженности, известная как Южно-Атлантическая аномалия.

Радиационное воздействие южноатлантической аномалии

С 1970 по 2020 год минимальная напряженность поля в этой области снизилась примерно с 24 000 нанотесла до 22 000, в то время как площадь аномалии росла и перемещалась на запад со скоростью около 20 км в год. За последние пять лет к юго-западу от Африки возник второй очаг минимальной интенсивности, что указывает на то, что Южно-Атлантическая аномалия может разделиться на две отдельные ячейки.

Магнитное поле Земли часто визуализируют как мощный дипольный стержневой магнит в центре планеты, наклоненный примерно на 11° к оси вращения. Однако рост Южно-Атлантической аномалии указывает на то, что процессы, связанные с генерацией поля, гораздо сложнее. Простые диполярные модели не могут объяснить недавнее развитие второго минимума.

Ученые из Кластера данных, инноваций и науки Swarm (DISC) используют данные спутниковой группировки Swarm ЕКА, чтобы лучше понять эту аномалию.Спутники Swarm предназначены для идентификации и точного измерения различных магнитных сигналов, составляющих магнитное поле Земли.

Созвездие роя

Юрген Мацка из Немецкого исследовательского центра наук о Земле говорит: «Новый восточный минимум Южно-Атлантической аномалии появился в последнее десятилетие и в последние годы активно развивается. Нам очень повезло, что спутники Swarm находятся на орбите для исследования развития Южно-Атлантической аномалии.Сейчас задача состоит в том, чтобы понять процессы в ядре Земли, вызывающие эти изменения».

Было высказано предположение, что ослабление поля в настоящее время является признаком того, что Земля движется к выдающейся смене полюсов, при которой северный и южный магнитные полюса меняются местами. Такие события происходили много раз на протяжении всей истории планеты, и хотя средняя скорость, с которой происходят эти инверсии (примерно каждые 250 000 лет), мы давно ожидаемы, падение интенсивности в Южной Атлантике, происходящее сейчас, находится в пределах того, что считается нормальный уровень колебаний.

На уровне поверхности Южно-Атлантическая аномалия не вызывает беспокойства. Однако спутники и другие космические аппараты, пролетающие через этот район, с большей вероятностью могут столкнуться с техническими неисправностями, поскольку магнитное поле в этом районе слабее, поэтому заряженные частицы могут проникать на высоты низкоорбитальных спутников.

Тайна происхождения Южно-Атлантической аномалии до сих пор не разгадана. Однако одно можно сказать наверняка: наблюдения за магнитным полем с помощью Swarm дают новое захватывающее представление о малопонятных процессах внутри Земли.

Нравиться

Спасибо за лайк

Вам уже нравилась эта страница, вы можете поставить лайк только один раз!

Что произойдет, если полюса перевернутся?

Что вызывает магнитное поле Земли?

Магнитные поля создаются движущимися электрическими зарядами. В стержневом магните движущиеся заряды представляют собой электроны, вращающиеся вокруг атомов. На Земле это электроны, переносимые циркулирующими потоками расплавленного железа.

Детали не совсем понятны. Но, по сути, горячий материал во внешнем жидком железном ядре Земли расширяется, становясь менее плотным, чем его окружение, и поэтому поднимается. Охлаждая и становясь менее плотным, он должен снова опускаться вниз. Но вращение Земли мешает этому.

Следовательно, вокруг ядра циркулирует жидкость, а трение между разными его слоями заряжает их — как пластмассовая расческа трется о нейлоновый свитер. Именно эти движущиеся заряды генерируют магнитное поле Земли.

Таким образом, для планетарного магнетизма необходимы два условия: жидкое ядро ​​и вращение. Мы знаем это, потому что Венера, хотя и размером примерно с Землю, практически не имеет магнитного поля. Планета имеет жидкое ядро, но вращается медленно — всего один раз в 243 земных дня.

Почему двигаются магнитные полюса Земли?

© Alamy

Хотя магнитное поле Земли очень похоже на магнитное поле стержневого магнита с северным и южным полюсами, оно не столь стабильно, поскольку создается сложными процессами внутри Земли.Это приводит к смещению магнитных полюсов.

Исторически Северный полюс перемещался примерно на 15 километров в год. Но с 1990-х годов он ускорился и теперь движется со скоростью около 55 километров в год в сторону Сибири. Это предположение, но оно может предвещать «переворот магнитного поля», при котором северный и южный магнитные полюса меняются местами. Это случалось 171 раз за последние 71 миллион лет — и мы запоздали с переворотом.

Модели магнитного поля Земли, основанные на спутниковых наблюдениях, показали, что нынешнее блуждание является результатом битвы между «каплями» необычайно интенсивных магнитных полей глубоко внутри планеты.Что касается переворота магнитного поля Земли, никто на 100% не уверен, почему это происходит.

Что произойдет, если исчезнет магнитное поле?

© Getty Images

Ученые обнаружили инверсию магнитного поля, измерив магнитное поле по обе стороны срединно-атлантических хребтов, из которых расплавленная порода выдавливается, как зубная паста из тюбика. Когда он затвердевает, его кристаллы выстраиваются вдоль направления магнитного поля Земли в то время, оставляя «ленточную запись» инверсий.

Считается, что инверсии происходят от 1000 до 10000 лет, в течение которых поле сжимается до нуля, прежде чем снова возрастет с противоположной полярностью. Поэтому были времена — может быть, даже столетия — когда у Земли практически не было магнитного поля.

Это опасно для жизни, так как магнитное поле планеты простирается далеко в космос и создает вокруг Земли защитный пузырь, ограждающий поверхность планеты от урагана частиц солнечного ветра Солнца и более высоких энергий частиц космических лучей от глубинных пространство.

Обычно они благополучно направляются вниз к полюсам, создавая полярные сияния. Без защитного поля такая смертельная радиация увеличила бы скорость мутаций живых клеток, что привело бы к раку у животных. Тем не менее, жизнь уже пережила большое количество таких событий, но не была уничтожена.

Насколько стабильно магнитное поле Земли?

© Getty Images

Тот факт, что магнитное поле Земли зависит от электрических токов, переносимых расплавленным материалом, циркулирующим в турбулентных недрах планеты, означает, что оно по своей природе изменчиво, о чем свидетельствует нынешнее блуждание магнитного северного полюса (магнитного южного полюса). полюс, на удивление, не блуждает так быстро).

Но что примечательно, так это то, что магнитное поле, создаваемое такими сильными внутренними конвульсиями, относительно стабильно в течение 99,9% времени. Именно стабильность магнитного поля Земли и надежность обеспечиваемой им защиты позволили жизни на Земле существовать в течение почти 3,8 миллиардов лет.

Как животные используют магнитное поле для навигации?

© Getty Images

Многие существа демонстрируют замечательные навыки навигации.Поэтому возникло подозрение, что у них есть какое-то магнитное чутье, позволяющее им обнаруживать силовые линии магнитного поля между полюсами. Однако определить механизм оказалось непросто. Но прогресс был достигнут в 2021 году японскими учеными, исследующими процесс, открытый много лет назад.

В 1970-х годах Ричард Блейкмор, аспирант из США, наблюдал за одноклеточными организмами, движущимися в определенном направлении в илистом пруду, и показал, что они реагируют на магнитное поле.Позже биологи обнаружили, что такие одноклеточные организмы содержат крошечные мешочки с магнитным оксидом железа или сульфидом железа.

Нобору Икея и Джонатан Вудворд из Токийского университета показали, что магнитное поле вызывает химические изменения, которые могут повлиять на поведение клеток. Они достигли этого с помощью клеточного химического вещества, которое флуоресцирует в зависимости от внешнего магнитного поля. Когда они махали магнитом рядом с клетками, химическое вещество тускнело до 3,5%.

Подробнее:

Магнитное поле Земли / Науки о Земле и море / Наша наука / Главная

Самоподдерживающееся магнитное поле Земли вызвано движением жидкого ядра Земли.Это магнитное поле простирается на несколько десятков тысяч километров в космос и защищает нас от воздействия солнечного ветра.

Медленные изменения магнитного поля Земли вызваны изменениями в ядре, которые мы пока не можем предсказать, поэтому можем только отслеживать. В течение длительного периода средние положения магнитных полюсов совпадают с географическими полюсами, но они значительно отклоняются, и два магнитных полюса не находятся в прямо противоположных положениях на земном шаре. С интервалами, обычно составляющими от сотен тысяч до миллионов лет, северный и южный магнитные полюса меняются местами.

Быстрые колебания измеряемого поля вызваны солнечными частицами и электромагнитными волнами, а сильные солнечные возмущения могут повредить электронные и электрические системы и особенно опасны для спутников и космических путешественников.

Описание магнитного поля требует измерений по всему земному шару.Все чаще долговременные вариации изучаются с помощью спутниковых наблюдений, но для изучения быстрых изменений необходимы стационарные обсерватории.

Группа геомагнетиков GNS Science измеряет и контролирует магнитное поле в первую очередь в качестве вклада в Международную науку, включая предупреждения «Космической погоды» о солнечных возмущениях, но обсерватория также предоставляет справочную информацию для различных видов магнитных исследований.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.