Maan magneettikentän alkuperä, ominaisuudet, toiminto

Hän Maan magneettikenttä Se on magneettinen vaikutus, jota maalla on ja ulottuu sisältä satoihin kilometreihin avaruudessa. Se on hyvin samanlainen kuin baarimagneetin tuottama. Englantilainen tutkija William Gilbert ehdotti tätä ajatusta seitsemännentoista vuosisadan aikana, joka havaitsi myös, että magneettinauhoja ei ole mahdollista erottaa.

Kuvio 1 esittää magneettikenttälinjoja. Ne ovat aina kiinni, ylittävät sisätilat ja jatkavat ulkopuolelta, muodostaen eräänlaisen peittoalueen.

Kuvio 1. Maapallon magneettikenttä muistuttaa baarimagneettia. Lähde: Wikimedia Commons.

Maan magneettikentän alkuperä on edelleen mysteeri. Ulkoinen valurautainen ydin ei voi yksinään, koska lämpötila on sellainen, että se tuhoaa magneettisen järjestyksen. Tämän lämpötilakynnys tunnetaan nimellä Curien lämpötila. Siksi on mahdotonta, että suuri magnetoidun materiaalin massa on vastuussa kentästä.

Hylkää tämän hypoteesin, meidän on etsittävä kentän alkuperää toisessa ilmiössä: maanpäällinen kierto. Tämä aiheuttaa sulan ytimen kääntymisen tasaisesti, luomalla dynamo -vaikutuksen, jossa neste tuottaa spontaanisti magneettikentän.

Uskotaan, että dynamo -vaikutus on tähtitieteellisten esineiden, esimerkiksi auringon, magneettisuuden syy. Mutta toistaiseksi ei tiedetä, miksi neste pystyy käyttäytymään tällä tavalla ja miten sähkövirrat tuottavat.

[TOC]

Ominaisuudet

- Maapallon magneettikenttä on seurausta kolmesta panoksesta: itse sisäinen kenttä, ulkoinen magneettikenttä ja aivokuoren magneettikamineraalien

1. Sisäinen kenttä: Se muistuttaa maan keskustassa sijaitsevan magneettisen dipolin (magneettia) ja sen osuus on noin 90%. Vaihtelee hyvin hitaasti ajassa.
2. Ulkoinen kenttä: Se tulee aurinkoaktiivisuudesta ilmakehän kerroksissa. Se ei muistuta Dipolon ja esittelee lukuisia variaatioita: päivittäinen, vuosittainen, magneettiset myrskyt ja paljon muuta.
3. Magneettiset kivet maankuoressa, jotka myös luovat oman kentän.

- Magneettikenttä on polarisoitu, esittäen pohjoisen ja eteläisen pylvään, aivan kuten baarimagneetti.

- Kun vastakkaiset puolalaiset houkuttelevat, kompassin neula, joka on sen pohjoisnapa, osoittaa aina maantieteellisen pohjoisen läheisyyteen, missä maanpäällisen magneetin eteläinen napa on.

- Magneettikenttäsuunta on esitetty suljettujen viivojen muodossa, jotka poistuvat magneettisesta etelästä (magneetin pohjoisnapa) ja tulevat magneettiseen pohjoiseen (magneetin etelänapa).

Voi palvella sinua: tilavuusvirta

- Magneettisessa pohjoisessa ja magneettisessa eteläosassa myös kenttä on kohtisuorassa maan pintaan, kun taas Ecuadorissa kenttä on huuhtelu. (Katso kuva 1)

- Pellon intensiteetti on paljon suurempi pylväissä kuin Ecuadorissa.

- Maanpäällisen dipolin akseli (kuva 1) ja kierto -akselia ei ole kohdistettu. Niiden siirtymä on 11,2º.

Geomagneettiset elementit

Koska magneettikenttä on vektor.

Kuva 2. Geomagneettiset elementit. Lähde: f. Zapata.

Magneettikentän tai induktion kokonaisvoimakkuus on B - ja sen projektiot tai komponentit ovat: H Vaaka ja Z pystysuunnassa. Ne liittyvät:

-D, magneettinen laskukulma, muodostettu H: n ja maantieteellisen pohjoisen välillä (x -akseli), positiivinen itään ja negatiivinen länteen.

-Minä, magneettinen kallistuskulma, välillä B - ja h, positiivinen, jos B - on vaakasuorassa.

Kompassin neula suuntautuu H: n suuntaan, kentän vaakasuoraan komponenttiin. Taso määritetty B - ja H: ta kutsutaan magneettiseksi meridiaaniksi, kun taas ZX on maantieteellinen meridiaani.

Magneettikentän vektori on täysin määritelty, jos kolme seuraavista määristä tunnetaan, joita kutsutaan geomagneettisiksi elementeiksi: B -, H, D, I, X, Y, Z.

Funktio

Tässä on joitain maan magneettikentän tärkeimmistä toiminnoista:

-Ihmiset ovat käyttäneet sitä kompassin suuntaan satojen vuosien ajan.

-Se käyttää planeetan suojatoimintaa käärimällä se ja ohjaamalla varautuneet hiukkaset, jotka aurinko nousee jatkuvasti.

-Vaikka maan magneettikenttä (30 - 60 mikro -tesla) on heikko verrattuna laboratorion kenttään, tietyt eläimet ovat riittävän voimakkaita käyttämään sitä suunnitteluun. Tätä muuttolintuja, sanansaattajia, valaat ja jotkut kalat tekevät niin.

-Magnetometriaa tai magneettikentän mittausta käytetään mineraalivarojen etsimiseen.

Pohjoiset ja eteläiset valot

Ne tunnetaan vastaavasti pohjoisen tai etelän valoina. Ne esiintyvät pylväiden lähellä olevilla leveysasteilla, joissa magneettikenttä on melkein kohtisuorassa maan pintaan nähden ja paljon voimakkaampi kuin Ecuadorissa.

Kuva 3. Boreal aurora Alaskassa. Lähde: Wikimedia Commons.

Heillä on alkuperänsä suuresta määrästä ladattuja hiukkasia, joita aurinko jatkuvasti lähettää. Ne, jotka kenttä loukkua, poikkeavat yleensä kohti pylväitä suurimman voimakkuuden takia. Siellä he käyttävät tilaisuutta ilmakehän ionisoimiseen ja prosessissa näkyvä valo säteilee.

Voi palvella sinua: Newtonin ensimmäinen laki: kaavat, kokeet ja harjoitukset

Pohjoisen valot ovat näkyvissä Alaskassa, Kanadassa ja Pohjois -Euroopassa magneettisen navan läheisyyden vuoksi. Mutta muuttoliikkeensa vuoksi on mahdollista, että ajan myötä heistä tulee näkyvämpiä Pohjois -Venäjälle.

Vaikka toistaiseksi se ei näytä olevan tilanne, koska aurorat eivät seuraa tarkalleen magneettista pohjoista pohjoista.

Magneettinen lasku ja navigointi

Navigointia varten, etenkin erittäin pitkillä matkoilla, on erittäin tärkeää tietää magneettinen lasku tarvittavasta korjauksesta ja löytää todellinen pohjoinen.

Tämä saavutetaan karttoilla, jotka osoittavat yhtäläisen laskun linjat (isogonit), koska lasku vaihtelee suuresti maantieteellisen sijainnin mukaan. Tämä johtuu siitä, että magneettikenttä kokee jatkuvasti paikallisia variaatioita.

Suuret määrät, jotka näyttävät maalattuna laskuteille.

Pohjoiset tyypit

Kuitenkin hämmentävää, että pohjoiset ovat monen tyyppisiä, määriteltyjä tietyillä kriteereillä. Siksi voimme löytää:

Magneettinen pohjoinen, Se on maan kohta, jossa magneettikenttä on kohtisuorassa pintaan. Siellä osoittaa kompassin, ja muuten, se ei ole antipodaalinen (halkaisillisesti vastakkainen) magneettisen eteläisen kanssa.

Geomagneettinen pohjoinen, Se on paikka, jossa magneettisen dipolin akseli näkyy pinnalla (katso kuva 1). Koska maan magneettikenttä on hiukan monimutkaisempi kuin Dipolo -kenttä, tämä kohta ei vastaa tarkalleen magneettista pohjoista.

Maantieteellinen pohjoinen, Siellä läpäisee maanpäällisen kierto -akselin.

Pohjois -Lambert tai verkko, Se on kohta, jossa kartat meridiaanit lähentyvät. Se ei vastaa tarkalleen maantieteellistä tai todellista pohjoista, koska maan pallomainen pinta on vääristynyt, kun ne projisoidaan tasolle.

Kuva 4. Erilaiset Nortes ja sen sijainti. Lähde: Wikimedia Commons. Cavit [CC 4: llä.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by/4.0)]

Magneettikenttäinvestointi

On olemassa hämmentävä tosiasia: magneettiset pylväät voivat muuttaa asemaa muutaman tuhannen vuoden aikana, ja tapahtuu tällä hetkellä. Itse asiassa tiedetään, että on kulunut noin 171 kertaa ennen, viimeisen 17 miljoonan vuoden aikana.

Todisteita löytyy kivistä, jotka ilmestyvät halkeamasta Atlantin valtameren keskellä. Niiden tullessa kallio jäähtyy ja jähmettyy, asettaen maanpäällisen magnetoinnin suunnan, joka on säilytetty.

Mutta toistaiseksi ei ole tyydyttävää selitystä siitä, miksi se tapahtuu, eikä minne kentän sijoittamiseen tarvittava energia tulee.

Kuten aiemmin kommentoi, magneettinen pohjoinen liikkuu tällä hetkellä nopeasti kohti Siperiaa, ja etelä myös liikkuu, vaikkakin hitaammin.

Se voi palvella sinua: keskimääräinen kulmanopeus: Määritelmä ja kaavat, ratkaisut harjoitukset

Jotkut asiantuntijat uskovat, että se johtuu nopeasta nestemäisestä rautavirtauksesta, juuri Kanadan alapuolella, joka heikentyy kentälle. Se voi olla myös magneettisen sijoituksen alku. Viimeinen tapahtuma oli 700 sitten.000 vuotta.

Voi olla, että maanpäällisen magneettisuuden aiheuttama dynamo sammuu jonkin aikaa joko spontaanisti tai jollain ulkoisella interventiolla, kuten esimerkiksi komeetan lähestymistapa, vaikka viimeksi mainitulla ei ole todisteita.

Kun dynamo käynnistyy uudelleen, magneettiset pylväät ovat vaihtaneet paikkoja. Mutta voi myös tapahtua, että sijoitus ei ole valmis, vaan Dipolo -akselin väliaikainen variaatio, joka lopulta palaa alkuperäiseen sijaintiinsa.

Koe

Se suoritetaan Helmholtz -kelalla: kaksi identtistä ja samankeskistä pyöreää kelaa, joiden läpi sama virran voimakkuus kulkee. Käämien magneettikenttä on vuorovaikutuksessa maan kanssa, mikä johtaa tuloksena olevan magneettikentän.

Kuva 5. Kokeile maan magneettikentän arvon määrittämistä. Lähde: f. Zapata.

Käämien sisällä luodaan suunnilleen tasainen magneettikenttä, jonka suuruus on:

-N on kelojen käännösten lukumäärä

-Olen virran voimakkuus

-μ_jompikumpi Se on tyhjiön magneettinen läpäisevyys

-R on kelojen säde

Menettely

-Kompassilla, joka on asetettu kelojen akseliakselille, määritä maan magneettikentän suunta B -_T.

-Itään kelojen akseli on kohtisuorassa B -_T. Tällä tavalla kenttä B -_H syntyy heti, kun virta on kulunut, se on kohtisuorassa B -_T. Tässä tapauksessa:

Kuva 6. Tuloksena oleva kenttä merkitsee kompassin neulaa. Lähde: f. Zapata.

-B -_H Se on verrannollinen kelajen läpi kulkevaan virtaan, niin että B -_H = k.Yllyttää, missä k -k - Se on vakio, joka riippuu näiden kelojen geometriasta: radio ja käännösten lukumäärä. Virta mitattaessa sinulla voi olla b: n arvo_H. Jotta:

B -_H = k.I = b_T. Tg θ

Siksi:

-Heti kun virta johdetaan kelojen läpi, kompassin neula poikkeaa. Poikkeaman mittaus on θ.

-Erilaiset intensiteetit johdetaan kelojen läpi ja parit kirjataan (Yllyttää, Tg θ-A.

-Kaavio on tehty Yllyttää vs. Tg θ. Koska yksikkö on lineaarinen, odotetaan viivaa, jonka kaltevuus m On:

m = b_T /k

-Lopuksi, viivan säätämisestä vähimmäis neliöillä tai visuaalisen säädön perusteella, määritetään B -arvo_T.

Viitteet

1. Magneettikenttä. Palautettu: Web.UA.On
2. Magneto-hydrodynaaminen Navarran yliopiston ryhmä. Dynamo -vaikutus: Historia. Toipunut: fysiikka.yksi v.On.
3. Kirkpatrick, L. 2007. Fysiikka: Katsaus maailmaan. Kuudes lyhennetty painos. Cengage -oppiminen.
4. Potti. Maan magneettikenttä ja sen ajan muutokset. Palautettu: kuva.GSFC.potti.Hallitus.
5. Natgeo. Maan magneettinen pohjoisnapa liikkuu. Toipunut: nnespanol.com.
6. Tieteellinen amerikkalainen. Maapallolla on enemmän kuin yksi pohjoisnapa. Toipunut: Tieteellinen amerikkalainen.com.
7. Wikipedia. Geomagneettinen napa. Toipunut: vuonna.Wikipedia.org.