LIPETSK STATE PEDAGOGICAL INSTITUTE

DEPARTMENT OF THEORETICAL AND GENERAL PHYSICS

Coursework sa physics.

DETERMINATION OF THE HORIZONTAL COMPONENT NG MAGNETIC FIELD NG LUPA.

Nakumpleto ng isang mag-aaral ng grupong FPO-3

Kazantsev N.N.

Head Associate Professor ng Department of Pacific Fleet

Gryzov Yu.V.

LIPETSK

2. Isang magnetic field.

Ang magnetic field ay isang espesyal na anyo ng bagay, kung saan isinasagawa ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng gumagalaw na mga particle na may kuryente.

Mga pangunahing katangian magnetic field:

ang magnetic field ay nabuo sa pamamagitan ng electric current (moving charges).

Natutukoy ang magnetic field sa pamamagitan ng pagkilos sa kuryente(mga singil sa paglipat).

Ang magnetic field ay natuklasan noong 1820 ng Danish physicist na si H.K. Oersted.

Ang magnetic field ay may direksyong karakter at dapat na mailalarawan sa pamamagitan ng dami ng vector. Ang halagang ito ay karaniwang tinutukoy ng titik AT . Ito ay magiging lohikal, sa pamamagitan ng pagkakatulad sa lakas ng electric field E pangalan AT lakas ng magnetic field. Gayunpaman, para sa makasaysayang mga kadahilanan, ang pangunahing katangian ng kapangyarihan ng magnetic field ay tinawag magnetic induction . Ang pangalan na "magnetic field strength" ay itinalaga sa isang auxiliary na katangian D electric field.

Ang isang magnetic field, hindi tulad ng isang electric field, ay walang epekto sa isang singil sa pamamahinga. Ang puwersa ay lumalabas lamang kapag gumagalaw ang singil.

Kaya, ang paglipat ng mga singil (agos) ay nagbabago sa mga katangian ng nakapalibot na espasyo - lumikha sila ng magnetic field dito. Ito ay ipinahayag sa katotohanan na ang mga puwersa ay kumikilos sa mga singil (agos) na gumagalaw dito.

Nagbibigay ang karanasan. Ano ang totoo para sa magnetic, pati na rin para sa electric prinsipyo ng superposisyon:

patlangAT , na nabuo ng ilang gumagalaw na singil (currents), ay katumbas ng vector sum mga patlangB ako na nabuo ng bawat singil (kasalukuyan) nang hiwalay:

II. Pangkalahatang katangian ng magnetic field ng mundo.

Ang mundo sa kabuuan ay isang malaking spherical magnet. Ang sangkatauhan ay nagsimulang gumamit ng magnetic field ng Earth matagal na ang nakalipas. Nakapasok na maagang XII-XIII mga siglo malawakang ginagamit ang compass sa nabigasyon. Gayunpaman, noong mga araw na iyon ay pinaniniwalaan na ang polar star at ang magnetism nito ay nakatuon sa compass needle. Ang pagpapalagay ng pagkakaroon ng magnetic field ng Earth ay unang ipinahayag noong 1600 ng English naturalist na si Gilbert.

Sa anumang punto sa espasyo na nakapalibot sa Earth, at sa ibabaw nito, ang pagkilos ng magnetic forces ay nakita. Sa madaling salita, sa espasyo na nakapalibot sa Earth, isang magnetic field ang nilikha, ang mga linya ng puwersa na kung saan ay ipinapakita sa Fig. 1.

Ang magnetic at geographic pole ng Earth ay hindi nagtutugma sa bawat isa. north magnetic pole N ay nasa southern hemisphere, malapit sa baybayin ng Antarctica, at ang south magnetic pole S matatagpuan sa Northern Hemisphere, malapit sa hilagang baybayin ng Victoria Island (Canada). Ang parehong mga poste ay patuloy na gumagalaw (drift) sa ibabaw ng mundo sa bilis na humigit-kumulang 5 bawat taon dahil sa pagkakaiba-iba ng mga proseso na bumubuo ng magnetic field. Bilang karagdagan, ang axis ng magnetic field ay hindi dumadaan sa gitna ng Earth, ngunit nasa likod nito ng 430 km. Ang magnetic field ng Earth ay hindi simetriko. Dahil sa ang katunayan na ang axis ng magnetic field ay tumatakbo lamang sa isang anggulo ng 11.5 degrees sa axis ng pag-ikot ng planeta, maaari tayong gumamit ng isang compass.

Ang pangunahing bahagi ng magnetic field ng Earth, ayon sa mga modernong pananaw, ay mula sa intraterrestrial na pinagmulan. Ang magnetic field ng Earth ay nilikha ng core nito. Ang panlabas na core ng Earth ay likido at metal. Ang metal ay isang conductive substance, at kung ang mga pare-parehong alon ay umiral sa likidong core, kung gayon ang kaukulang electric current ay lilikha ng magnetic field. Dahil sa pag-ikot ng Earth, ang mga naturang alon sa core ay umiiral, dahil Ang lupa, sa ilang pagtatantya, ay isang magnetic dipole, i.e. isang uri ng magnet na may dalawang poste: timog at hilaga.

Ang isang hindi gaanong mahalagang bahagi ng magnetic field (mga 1%) ay mula sa extraterrestrial na pinagmulan. Ang paglitaw ng bahaging ito ay nauugnay sa mga electric current na dumadaloy sa conductive layer ng ionosphere at sa ibabaw ng Earth. Ang bahaging ito ng magnetic field ng Earth ay napapailalim sa bahagyang pagbabago sa paglipas ng panahon, na tinatawag na secular variation. Ang mga dahilan para sa pagkakaroon ng mga electric current sa sekular na pagkakaiba-iba ay hindi alam.

Sa isang ideal at hypothetical assumption, kung saan ang Earth ay mag-iisa sa outer space, ang magnetic field lines ng planeta ay nakaayos sa parehong paraan tulad ng field lines ng isang ordinaryong magnet mula sa isang school physics textbook, i.e. sa anyo ng mga simetriko na arko na umaabot mula sa timog na poste hanggang sa hilaga. Ang density ng linya (magnetic field strength) ay bababa sa layo mula sa planeta. Sa katunayan, ang magnetic field ng Earth ay nakikipag-ugnayan sa mga magnetic field ng Araw, ang mga planeta at ang mga stream ng mga sisingilin na particle na ibinubuga ng sagana ng Araw. Kung ang impluwensya ng Araw mismo, at higit pa sa mga planeta, dahil sa malayo, ay maaaring mapabayaan, kung gayon sa mga daloy ng butil, kung hindi, sa solar wind, hindi mo ito magagawa. Ang solar wind ay isang stream ng mga particle na nagmamadali sa bilis na halos 500 km / s, na ibinubuga ng solar na kapaligiran. Sa mga sandali ng mga solar flare, pati na rin sa panahon ng pagbuo ng isang pangkat ng mga malalaking spot sa Araw, ang bilang ng mga libreng electron na nagbobomba sa kapaligiran ng Earth ay tumataas nang husto. Ito ay humahantong sa isang kaguluhan ng mga agos na dumadaloy sa ionosphere ng Earth at, dahil dito, ang isang pagbabago sa magnetic field ng Earth ay nangyayari. May mga magnetikong bagyo. Ang ganitong mga daloy ay bumubuo ng isang malakas na magnetic field, na nakikipag-ugnayan sa field ng Earth, na malakas ang pagpapapangit nito. Dahil sa magnetic field nito, pinapanatili ng Earth ang mga nakakulong na particle sa tinatawag na radiation belt. solar wind, hindi pinapayagan ang mga ito na dumaan sa kapaligiran ng Earth at higit pa sa ibabaw. Ang mga particle ng solar wind ay magiging lubhang mapanganib sa lahat ng nabubuhay na bagay. Sa panahon ng pakikipag-ugnayan ng mga nabanggit na patlang, nabuo ang isang hangganan, sa isang panig kung saan mayroong isang nababagabag (napapailalim sa mga pagbabago dahil sa panlabas na impluwensya) ang magnetic field ng solar wind particle, sa kabilang banda - ang perturbed field ng Earth. Ang hangganang ito ay dapat isaalang-alang bilang limitasyon ng malapit sa Earth space, ang hangganan ng magnetosphere at atmospera. Sa labas ng hangganang ito, nananaig ang impluwensya ng mga panlabas na magnetic field. Sa direksyon ng Araw, ang magnetosphere ng Earth ay pinatag sa ilalim ng pag-atake ng solar wind at umaabot lamang ng hanggang 10 radii ng planeta. Sa kabilang direksyon, mayroong isang pagpahaba ng hanggang 1000 Earth radii.

Ang pangunahing bahagi ng magnetic field ng Earth ay nakakakita ng mga anomalya sa iba't ibang rehiyon ng ibabaw ng mundo. Ang mga anomalyang ito, tila, ay dapat na maiugnay sa pagkakaroon ng mga masa ng ferromagnetic sa crust ng lupa o sa pagkakaiba sa mga magnetic na katangian ng mga bato. Samakatuwid, ang pag-aaral ng magnetic anomalya ay praktikal na kahalagahan sa pag-aaral ng mga mineral.

Ang pagkakaroon ng magnetic field sa anumang punto sa Earth ay maaaring itatag gamit ang magnetic needle. Kung magsabit ka ng magnetic needle NS sa isang thread l (Larawan 2) upang ang punto ng suspensyon ay tumutugma sa sentro ng grabidad ng arrow, pagkatapos ay itatakda ang arrow sa direksyon ng tangent sa linya ng puwersa ng magnetic field ng Earth.

Sa hilagang hating-globo - ang katimugang dulo ay itatagilid patungo sa Earth at ang arrow ay nasa abot-tanaw anggulo ng pagkahiligQ (sa magnetic equator ang inclination Q katumbas ng zero). Ang patayong eroplano kung saan matatagpuan ang arrow ay tinatawag na eroplano ng magnetic meridian. Ang lahat ng mga eroplano ng magnetic meridian ay bumalandra sa isang tuwid na linya NS , at ang mga bakas ng magnetic meridian sa ibabaw ng mundo ay nagtatagpo sa mga magnetic pole N at S . Dahil ang mga magnetic pole ay hindi nag-tutugma sa mga geographic na pole, ang karayom ​​ay ililihis mula sa geographic meridian. Ang anggulo na nabubuo ng patayong eroplano na dumadaan sa arrow (i.e. magnetic meridian) kasama ang geographic meridian ay tinatawag magnetic declination a(Larawan 2). Vector

Ang mga patlang ng lakas ng magnetic field ng Earth ay maaaring mabulok sa dalawang bahagi: pahalang at patayo (Larawan 3). Ang halaga ng mga anggulo ng inclination at declination, pati na rin ang pahalang na bahagi, ay ginagawang posible upang matukoy ang magnitude at direksyon ng kabuuang lakas ng magnetic field ng Earth sa isang naibigay na punto. Kung ang magnetic needle ay maaaring malayang iikot lamang sa paligid ng vertical axis, pagkatapos ay mai-install ito sa ilalim ng impluwensya ng pahalang na bahagi ng magnetic field ng Earth sa eroplano ng magnetic meridian. Pahalang na bahagi, magnetic declination a at hilig Q ay tinatawag na mga elemento ng terrestrial magnetism. Lahat ng elemento ng terrestrial magnetism ay nagbabago sa paglipas ng panahon.

Ang magnetic field ng Earth ay katulad ng sa isang higante permanenteng magnet inclined sa isang anggulo ng 11 degrees sa axis ng pag-ikot nito. Ngunit mayroong isang nuance dito, ang kakanyahan nito ay ang temperatura ng Curie para sa bakal ay 770°C lamang, habang ang temperatura ng iron core ng Earth ay mas mataas, at sa ibabaw lamang nito ay halos 6000°C. Sa temperaturang ito, hindi mapapanatili ng ating magnet ang magnetization nito. Nangangahulugan ito na dahil ang core ng ating planeta ay hindi magnetic, ang terrestrial magnetism ay may ibang kalikasan. Kaya saan nagmula ang magnetic field ng Earth?

Tulad ng alam mo, ang mga magnetic field ay pumapalibot sa mga electric current, kaya mayroong lahat ng dahilan upang ipalagay na ang mga alon na nagpapalipat-lipat sa isang tinunaw na metal core ay ang pinagmulan ng magnetic field ng mundo. Ang hugis ng magnetic field ng Earth ay talagang katulad ng magnetic field ng isang coil na may kasalukuyang.

Ang magnitude ng magnetic field na sinusukat sa ibabaw ng Earth ay halos kalahating Gauss, habang ang mga linya ng puwersa, kumbaga, ay umaalis sa planeta mula sa gilid ng south pole at pumasok sa north pole nito. Kasabay nito, sa buong ibabaw ng planeta, ang magnetic induction ay nag-iiba mula 0.3 hanggang 0.6 Gauss.

Sa pagsasagawa, ang pagkakaroon ng magnetic field malapit sa Earth ay ipinaliwanag ng dynamo effect na nagmumula sa kasalukuyang nagpapalipat-lipat sa core nito, ngunit ang magnetic field na ito ay hindi palaging pare-pareho sa direksyon. Ang mga sample ng bato na kinuha sa parehong mga lugar, ngunit may iba't ibang edad, ay naiiba sa direksyon ng magnetization. Iniulat ng mga geologist na sa nakalipas na 71 milyong taon, ang magnetic field ng Earth ay nabaligtad ng 171 beses!

Bagama't hindi pa napag-aralan nang detalyado ang epekto ng dynamo, tiyak na may papel ang pag-ikot ng Earth. mahalagang papel sa pagbuo ng mga agos na pinagmumulan ng magnetic field ng Earth.

Ang Mariner 2 probe, na nag-explore sa Venus, ay natagpuan na ang Venus ay walang ganoong magnetic field, bagaman ang core nito, tulad ng core ng Earth, ay naglalaman ng sapat na bakal.

Ang sagot ay ang panahon ng pag-ikot ng Venus sa paligid ng axis nito ay 243 araw sa Earth, iyon ay, ang dynamo generator ng Venus ay umiikot ng 243 beses na mas mabagal, at ito ay hindi sapat upang makabuo ng isang tunay na dynamo effect.

Nakikipag-ugnayan sa mga particle ng solar wind, ang magnetic field ng Earth ay lumilikha ng mga kondisyon para sa paglitaw malapit sa mga pole ng tinatawag na auroras.

Ang hilagang bahagi ng compass needle ay ang magnetic north pole, na palaging tumuturo patungo sa geographic north pole, na halos ang magnetic south pole. Pagkatapos ng lahat, tulad ng alam mo, ang magkasalungat na magnetic pole ay umaakit sa isa't isa.

Gayunpaman, ang simpleng tanong ay, "paano nakukuha ng Earth ang magnetic field nito?" - wala pa ring malinaw na sagot. Malinaw na ang henerasyon ng magnetic field ay nauugnay sa pag-ikot ng planeta sa paligid ng axis nito, dahil ang Venus na may katulad na komposisyon ng core, ngunit umiikot ng 243 beses na mas mabagal, ay walang nasusukat na magnetic field.

Tila kapani-paniwala na mula sa pag-ikot ng likido ng metal na core, na bumubuo sa pangunahing bahagi ng core na ito, ang isang larawan ng isang umiikot na konduktor ay lumitaw, na lumilikha ng isang dynamo effect at gumagana tulad ng isang electric generator.

Ang kombeksyon sa likido ng panlabas na bahagi ng core ay humahantong sa sirkulasyon nito na may paggalang sa Earth. Nangangahulugan ito na ang electrically conductive material ay gumagalaw na may kaugnayan sa magnetic field. Kung ito ay lumabas na sisingilin dahil sa alitan sa pagitan ng mga layer sa core, kung gayon ang epekto ng isang coil na may kasalukuyang ay posible. Ang ganitong agos ay lubos na kayang mapanatili ang magnetic field ng Earth. Ang mga malalaking modelo ng kompyuter ay nagpapatunay sa katotohanan ng teoryang ito.

Noong 50s, bilang bahagi ng diskarte " malamig na digmaan”, ang mga sasakyang pandagat ng U.S. Navy ay naghila ng mga sensitibong magnetometer sa sahig ng karagatan habang naghahanap sila ng paraan upang makita ang mga submarino ng Sobyet. Sa kurso ng mga obserbasyon, lumabas na ang magnetic field ng Earth ay nagbabago sa loob ng 10% na may paggalang sa magnetism ng mga bato ng seabed mismo, na may kabaligtaran na direksyon ng magnetization. Ang resulta ay isang pattern ng mga pagbaliktad na naganap hanggang 4 na milyong taon na ang nakalilipas, ito ay kinakalkula ng potassium-argon archaeological method.

Andrey Povny

Sa mga nagdaang araw, isang malaking halaga ng mga balita sa magnetic field ng Earth ang lumitaw sa mga site ng pang-agham na impormasyon. Halimbawa, ang balita na kamakailang mga panahon malaki ang pagbabago nito, o ang magnetic field ay nag-aambag sa pagtagas ng oxygen mula sa atmospera ng daigdig, at maging ang katotohanan na ang mga baka ay naka-orient sa kanilang sarili sa mga linya ng magnetic field sa mga pastulan. Ano ang magnetic field at gaano kahalaga ang lahat ng balita sa itaas?

Ang magnetic field ng Earth ay ang lugar sa paligid ng ating planeta kung saan magnetic pwersa. Ang tanong ng pinagmulan ng magnetic field ay hindi pa nalutas sa wakas. Gayunpaman, karamihan sa mga mananaliksik ay sumasang-ayon na ang pagkakaroon ng magnetic field ng Earth ay hindi bababa sa bahagyang dahil sa core nito. Ang core ng Earth ay binubuo ng isang solid na panloob at likidong panlabas na bahagi. Ang pag-ikot ng Earth ay lumilikha ng pare-parehong alon sa likidong core. Tulad ng maaalala ng mambabasa mula sa mga aralin sa pisika, paggalaw mga singil sa kuryente lumilikha ng magnetic field sa kanilang paligid.

Ang isa sa mga pinakakaraniwang teorya na nagpapaliwanag sa likas na katangian ng field, ang teorya ng dynamo effect, ay ipinapalagay na ang convective o turbulent na paggalaw ng isang conducting fluid sa core ay nakakatulong sa self-excitation at pagpapanatili ng field sa isang nakatigil na estado.

Ang mundo ay maaaring ituring na isang magnetic dipole. Ang timog na poste nito ay matatagpuan sa heyograpikong North Pole, at ang hilaga, ayon sa pagkakabanggit, sa Timog. Sa katunayan, ang geographical at magnetic pole ng Earth ay hindi nag-tutugma hindi lamang sa "direksyon". Ang axis ng magnetic field ay nakatagilid na may paggalang sa axis ng pag-ikot ng Earth sa pamamagitan ng 11.6 degrees. Dahil sa katotohanan na ang pagkakaiba ay hindi masyadong makabuluhan, maaari tayong gumamit ng compass. Ang arrow nito ay eksaktong tumuturo sa south magnetic pole ng Earth at halos eksakto sa geographic na hilaga. Kung naimbento ang compass 720,000 taon na ang nakalilipas, itinuro nito ang parehong geographic at magnetic north pole. Ngunit higit pa sa ibaba.

Pinoprotektahan ng magnetic field ang mga naninirahan sa Earth at mga artipisyal na satellite mula sa mga nakakapinsalang epekto ng mga cosmic particle. Kabilang sa mga naturang particle, halimbawa, ang mga ionized (charged) na particle ng solar wind. Binabago ng magnetic field ang trajectory ng kanilang paggalaw, na nagdidirekta sa mga particle sa mga linya ng field. Ang pangangailangan para sa isang magnetic field para sa pagkakaroon ng buhay ay nagpapaliit sa hanay ng mga potensyal na matitirahan na mga planeta (kung magsisimula tayo sa palagay na ang hypothetically posibleng mga anyo ng buhay ay katulad ng mga naninirahan sa lupa).

Hindi ibinubukod ng mga siyentipiko na ang ilan sa mga terrestrial na planeta ay walang metal na core at, nang naaayon, ay walang magnetic field. Hanggang ngayon, pinaniniwalaan na ang mga planeta, na binubuo ng mga solidong bato, tulad ng Earth, ay naglalaman ng tatlong pangunahing layer: isang solidong crust, isang malapot na mantle, at isang solid o tinunaw na bakal na core. Sa isang kamakailang pag-aaral, ang mga siyentipiko mula sa Massachusetts Institute of Technology iminungkahi ang pagbuo ng "mabato" na mga planeta na walang core. Kung ang mga teoretikal na kalkulasyon ng mga mananaliksik ay kinumpirma ng mga obserbasyon, kung gayon upang makalkula ang posibilidad na matugunan ang mga humanoids sa Uniberso, o hindi bababa sa isang bagay na kahawig ng mga guhit mula sa isang aklat-aralin sa biology, kailangan nilang muling isulat.

Maaari ring mawalan ng magnetic protection ang mga earthling. Totoo, hindi pa masasabi ng mga geophysicist nang eksakto kung kailan ito mangyayari. Ang katotohanan ay ang mga magnetic pole ng Earth ay hindi matatag. Paminsan-minsan ay nagbabago sila ng mga lugar. Hindi pa katagal, natuklasan ng mga mananaliksik na ang Earth ay "naaalala" ang pagbabago ng mga poste. Ang isang pagsusuri sa naturang "mga alaala" ay nagpakita na sa nakalipas na 160 milyong taon, ang magnetic north at south ay nagbago ng mga lugar nang halos 100 beses. Ang huling pagkakataon na nangyari ang kaganapang ito mga 720 libong taon na ang nakalilipas.

Ang pagbabago ng mga pole ay sinamahan ng pagbabago sa pagsasaayos ng magnetic field. Sa oras " panahon ng pagbabago"Kapansin-pansing mas maraming cosmic particle na mapanganib sa mga buhay na organismo ang tumagos sa Earth. Isa sa mga hypotheses na nagpapaliwanag sa pagkawala ng mga dinosaur ay nagsasabi na ang mga higanteng reptilya ay namatay nang eksakto sa susunod na pagbabago ng mga poste.

Bilang karagdagan sa mga "bakas" ng mga nakaplanong aktibidad upang baguhin ang mga pole, napansin ng mga mananaliksik ang mga mapanganib na pagbabago sa magnetic field ng Earth. Ang isang pagsusuri ng data sa kanyang kondisyon sa loob ng ilang taon ay nagpakita na sa mga nakaraang buwan ay nagsimula silang mangyari sa kanya. Ang mga siyentipiko ay hindi naitala ang gayong matalim na "mga paggalaw" ng larangan sa napakatagal na panahon. Ang zone ng pag-aalala sa mga mananaliksik ay matatagpuan sa katimugang bahagi ng karagatang Atlantiko. Ang "kapal" ng magnetic field sa rehiyong ito ay hindi lalampas sa ikatlong bahagi ng "normal". Matagal nang binibigyang pansin ng mga mananaliksik ang "butas" na ito sa magnetic field ng Earth. Ang data na nakolekta sa loob ng 150 taon ay nagpapakita na ang larangan dito ay humina ng sampung porsyento sa panahong ito.

Sa sa sandaling ito Mahirap sabihin kung paano ito nagbabanta sa sangkatauhan. Ang isa sa mga kahihinatnan ng pagpapahina ng lakas ng field ay maaaring isang pagtaas (kahit hindi gaanong mahalaga) sa nilalaman ng oxygen sa atmospera ng lupa. Ang koneksyon sa pagitan ng magnetic field ng Earth at ang gas na ito ay itinatag gamit ang Cluster satellite system, isang proyekto ng European Space Agency. Natuklasan ng mga siyentipiko na ang magnetic field ay nagpapabilis ng mga ion ng oxygen at "itinatapon" ang mga ito sa kalawakan.

Sa kabila ng katotohanan na ang magnetic field ay hindi nakikita, ang mga naninirahan sa Earth ay nararamdaman ito ng mabuti. Ang mga migratory bird, halimbawa, ay nakahanap ng kanilang paraan, na nakatuon dito. Mayroong ilang mga hypotheses na nagpapaliwanag nang eksakto kung ano ang nararamdaman nila sa larangan. Ang isa sa mga huli ay nagmumungkahi na ang mga ibon ay nakakakita ng magnetic field. Ang mga espesyal na protina - cryptochromes - sa mga mata ng mga migratory bird ay maaaring baguhin ang kanilang posisyon sa ilalim ng impluwensya ng isang magnetic field. Ang mga may-akda ng teorya ay naniniwala na ang cryptochromes ay maaaring kumilos bilang isang compass.

Bilang karagdagan sa mga ibon, ginagamit ng mga sea turtles ang magnetic field ng Earth sa halip na GPS. At, tulad ng ipinapakita ng pagsusuri ng mga satellite na larawan na ipinakita bilang bahagi ng proyekto ng Google Earth, mga baka. Matapos pag-aralan ang mga larawan ng 8510 baka sa 308 na rehiyon ng mundo, napagpasyahan ng mga siyentipiko na ang mga hayop na ito ay ginustong (o mula sa timog hanggang hilaga). Bukod dito, ang "mga reference point" para sa mga baka ay hindi geographic, ngunit tiyak ang mga magnetic pole ng Earth. Ang mekanismo ng pang-unawa ng mga baka sa magnetic field at ang mga dahilan para sa gayong reaksyon dito ay nananatiling hindi maliwanag.

Bilang karagdagan sa nakalistang mga kahanga-hangang katangian, ang magnetic field ay nag-aambag. Lumilitaw ang mga ito bilang resulta ng mga biglaang pagbabago sa field na nagaganap sa mga malalayong rehiyon ng field.

Ang magnetic field ay hindi pinansin ng mga tagasuporta ng isa sa mga "conspiracy theories" - ang teorya ng lunar hoax. Gaya ng nabanggit sa itaas, pinoprotektahan tayo ng magnetic field mula sa mga cosmic particle. Ang "nakolekta" na mga particle ay naipon sa ilang bahagi ng field - ang tinatawag na Van Alen radiation belt. Ang mga may pag-aalinlangan na hindi naniniwala sa katotohanan ng mga landing sa buwan ay naniniwala na sa panahon ng paglipad sa pamamagitan ng mga radiation belt, ang mga astronaut ay makakatanggap ng isang nakamamatay na dosis ng radiation.

Ang magnetic field ng Earth ay isang kamangha-manghang kinahinatnan ng mga batas ng physics, isang proteksiyon na kalasag, palatandaan at lumikha ng auroras. Kung wala ito, maaaring ibang-iba ang hitsura ng buhay sa Earth. Sa pangkalahatan, kung walang magnetic field, kailangan itong maimbento.

Noong 1905, pinangalanan ni Einstein ang sanhi ng terrestrial magnetism bilang isa sa limang pangunahing misteryo ng kontemporaryong pisika.

Sa simula ng ika-20 siglo, ang mismong katotohanan ng pagkakaroon ng geomagnetic field ay hindi maipaliwanag sa anumang paraan (sa kabila ng katotohanan na ang pinaka-kabalintunaan na tampok nito ay hindi lamang pinaghihinalaang). Napag-alaman na ang mga magnetic pole ay gumagalaw nang kaunti sa ibabaw ng lupa, ngunit walang sinuman ang nag-isip na sila ay may kakayahang mas radikal na pag-uugali - ang pagtuklas na ito ay nasa daan lamang.

Noong 1905 din, sinukat ng French geophysicist na si Bernard Brunhes ang magnetism ng Pleistocene lava deposits sa southern department ng Cantal. Ang magnetization vector ng mga batong ito ay halos 180 degrees na may planetary magnetic field vector (ang kanyang kababayan na si P. David ay nakakuha ng katulad na mga resulta kahit isang taon na ang nakalipas). Napagpasyahan ni Brunhes na tatlong-kapat ng isang milyong taon na ang nakalilipas, sa panahon ng pagbuhos ng lava, ang direksyon ng mga linya ng geomagnetic field ay kabaligtaran sa kasalukuyan. Kaya natuklasan ang epekto ng inversion (reversal of polarity) ng magnetic field ng Earth. Sa ikalawang kalahati ng 1920s, ang mga konklusyon ni Brunhes ay kinumpirma ni P.L. Mercanton at Monotori Matuyama, ngunit ang mga ideyang ito ay nakilala lamang noong kalagitnaan ng siglo.

Alam na natin ngayon na ang geomagnetic field ay umiral nang hindi bababa sa 3.5 bilyong taon, at sa panahong ito ang mga magnetic pole ay nagpapalitan ng mga lugar nang libu-libong beses (Brunhes at Matuyama ay pinag-aralan ang huling pagbabalik, na ngayon ay nagdadala ng kanilang mga pangalan). Minsan ang geomagnetic field ay nagpapanatili ng oryentasyon nito sa loob ng sampu-sampung milyong taon, at kung minsan ay hindi hihigit sa limang daang siglo. Ang proseso ng inversion mismo ay karaniwang tumatagal ng ilang millennia, at sa pagkumpleto nito, ang lakas ng field, bilang panuntunan, ay hindi bumalik sa dating halaga nito, ngunit nagbabago ng ilang porsyento.

Sa simula ng ika-20 siglo, ang mismong katotohanan ng pagkakaroon ng geomagnetic field ay hindi maipaliwanag sa anumang paraan (sa kabila ng katotohanan na ang pinaka-kabalintunaan na tampok nito ay hindi lamang pinaghihinalaang). Ito ay kilala na ang mga magnetic pole ay gumagalaw nang kaunti sa ibabaw ng lupa, ngunit walang sinuman ang nag-akala na sila ay may kakayahang mas radikal na pag-uugali - ang pagtuklas na ito ay nasa daan pa lamang.

Ang mekanismo ng geomagnetic reversal ay hindi masyadong malinaw kahit ngayon, at kahit isang daang taon na ang nakalipas ay hindi nito pinahintulutan ang isang makatwirang paliwanag sa lahat. Samakatuwid, ang mga pagtuklas nina Brunhes at David ay nagpatibay lamang sa pagtatasa ni Einstein - sa katunayan, ang terrestrial magnetism ay napaka misteryoso at hindi maintindihan. Ngunit sa oras na iyon ay pinag-aralan na ito ng mahigit tatlong daang taon, at noong ika-19 na siglo ang mga bituin ng agham sa Europa gaya ng dakilang manlalakbay na si Alexander von Humboldt, ang napakatalino na matematiko na si Carl Friedrich Gauss at ang napakatalino na eksperimentong pisiko na si Wilhelm Weber ay nakikibahagi dito. Kaya talagang tumingin si Einstein sa ugat.

168 magnetic pole

Sa tingin mo magkano ang mayroon ang ating planeta magnetic pole? Halos lahat ay magsasabi na dalawa ang nasa Arctic at Antarctic. Sa katunayan, ang sagot ay nakasalalay sa kahulugan ng konsepto ng isang poste. Ang mga geographic pole ay itinuturing na mga punto ng intersection ng axis ng mundo sa ibabaw ng planeta. Tulad ng pag-ikot ng lupa solid, dalawa lang ang ganyang punto at wala nang iba pang maiimbento. Ngunit sa mga magnetic pole, ang sitwasyon ay mas kumplikado. Halimbawa, ang isang poste ay maaaring ituring na isang maliit na lugar (mahusay na muli ang isang punto) kung saan ang mga magnetic na linya ng puwersa ay patayo sa ibabaw ng lupa. Gayunpaman, ang anumang magnetometer ay nagrerehistro hindi lamang sa planetary magnetic field, kundi pati na rin sa mga patlang ng mga lokal na bato, electric currents ng ionosphere, solar wind particle, at iba pang karagdagang pinagmumulan ng magnetism (at ang kanilang average na bahagi ay hindi masyadong maliit, sa pagkakasunud-sunod ng ilang porsyento). Ang mas tumpak na aparato, mas mahusay na gawin ito - at samakatuwid ito ay nagiging mas at mas mahirap na ihiwalay ang totoong geomagnetic field (ito ay tinatawag na pangunahing), ang pinagmulan nito ay matatagpuan sa kailaliman ng lupa. Samakatuwid, ang mga coordinate ng poste, tinutukoy gamit direktang pagsukat, ay hindi matatag kahit sa maikling panahon.

Ang mga poste ay baligtad

Alam ng maraming tao na ang karaniwang tinatanggap na mga pangalan para sa mga poste ay eksaktong kabaligtaran. Sa Arctic mayroong isang poste, kung saan ang hilagang dulo ng magnetic needle ay tumuturo - samakatuwid, dapat itong ituring na timog ( eponymous na mga poste pagtataboy, magkasalungat na umaakit!). Gayundin, ang north magnetic pole ay nakabatay sa matataas na latitude sa southern hemisphere. Gayunpaman, ayon sa heograpiya, pinangalanan natin ang mga pole ayon sa kaugalian. Matagal nang sumang-ayon ang mga physicist na ang mga linya ng puwersa ay lumalabas sa north pole ng anumang magnet at pumapasok sa timog. Ito ay sumusunod mula dito na ang mga linya ng terrestrial magnetism ay umalis sa south geomagnetic pole at iginuhit sa hilaga. Ito ang kombensiyon, at hindi ito nagkakahalaga ng pagsira nito (oras na upang alalahanin ang malungkot na karanasan ng Panikovsky!).

Maaari kang kumilos nang naiiba at itatag ang posisyon ng poste sa batayan ng ilang mga modelo ng terrestrial magnetism. Sa unang pagtatantya, ang ating planeta ay maaaring ituring na isang geocentric magnetic dipole, na ang axis ay dumadaan sa gitna nito. Sa kasalukuyan, ang anggulo sa pagitan nito at ng axis ng lupa ay 10 degrees (ilang dekada na ang nakalipas ito ay higit sa 11 degrees). Sa mas tumpak na pagmomodelo, lumalabas na ang dipole axis ay inilipat kaugnay sa gitna ng Earth sa direksyon ng hilagang-kanlurang bahagi Karagatang Pasipiko sa halos 540 km (ito ay isang sira-sira na dipole). Mayroon ding iba pang mga kahulugan.

Ngunit hindi lang iyon. Ang terrestrial magnetic field ay wala talagang dipole symmetry at samakatuwid ay may maraming pole, at sa napakalaking bilang. Kung isasaalang-alang natin ang Earth bilang isang magnetic quadrupole, isang quadrupole, kailangan nating ipakilala ang dalawa pang pole - sa Malaysia at sa timog na bahagi ng Karagatang Atlantiko. Tinukoy ng octupole model ang walong pole, at iba pa. Ang pinaka-advanced na modernong mga modelo ng terrestrial magnetism ay gumagana nang may hanggang 168 pole. Dapat pansinin na ang bahagi lamang ng dipole ng geomagnetic field ay pansamantalang nawawala sa panahon ng pagbabaligtad, habang ang iba ay nagbabago nang mas mahina.

Ang magnetic pole, kahit paano mo ito tukuyin, ay hindi tumitigil. North Pole geocentric dipole noong 2000 ay may mga coordinate na 79.5 N at 71.6 W, at noong 2010 - 80.0 N at 72.0 W. Ang totoong North Pole (ang isa na ipinapakita ng mga pisikal na sukat) mula noong 2000 ay lumipat mula 81 0 N at 109.7 W hanggang 85.2 N at 127.1 W. Para sa halos buong ika-20 siglo, hindi ito lalampas sa 10 km bawat taon, ngunit pagkatapos ng 1980 bigla itong nagsimulang kumilos nang mas mabilis. Noong unang bahagi ng 1990s, ang bilis nito ay lumampas sa 15 km bawat taon at patuloy na lumalaki.

Resulta computer simulation mga pagbaliktad ng geomagnetic field sa modelong Roberts at Glatzmayer sa pagitan ng sampu at daan-daang libong taon.

Si Lawrence Newitt, ang dating pinuno ng geomagnetic laboratory ng Canadian Geological Survey, ay nagsabi sa Popular Mechanics na ang totoong poste ay lumilipat na ngayon sa hilagang-kanluran, na gumagalaw ng 50 km taun-taon. Kung ang vector ng paggalaw nito ay hindi nagbabago sa loob ng ilang dekada, pagkatapos ay sa kalagitnaan ng ika-21 siglo ito ay nasa Siberia. Ayon sa muling pagtatayo na isinagawa ilang taon na ang nakalilipas ng parehong Newitt, sa XVII at XVIII siglo ang north magnetic pole ay pangunahing lumipat sa timog-silangan at mga 1860 lamang lumiko sa hilagang-kanluran. Ang totoong south magnetic pole ay gumagalaw sa parehong direksyon sa nakalipas na 300 taon, at ang average na taunang displacement nito ay hindi lalampas sa 10–15 km.

bakal na dinamo

Saan nagmula ang magnetic field ng Earth? Ang isa sa mga posibleng paliwanag ay kapansin-pansin. Ang Earth ay may panloob na solidong iron-nickel core, ang radius nito ay 1220 km. Dahil ang mga metal na ito ay ferromagnetic, bakit hindi ipagpalagay na ang panloob na core ay may static na magnetization, na nagsisiguro sa pagkakaroon ng geomagnetic field? Ang multipolarity ng terrestrial magnetism ay maaaring maiugnay sa kawalaan ng simetrya ng pamamahagi ng mga magnetic domain sa loob ng core. Ang paglipat ng mga pole at ang pagbaliktad ng geomagnetic field ay mas mahirap ipaliwanag, ngunit marahil ay maaaring subukan ng isa.

Gayunpaman, walang nanggagaling dito. Ang lahat ng ferromagnets ay nananatiling ferromagnetic (iyon ay, pinapanatili nila ang kusang magnetization) sa ibaba lamang ng isang tiyak na temperatura - ang Curie point. Para sa bakal, ito ay katumbas ng 768 ° C (para sa nickel, ito ay mas mababa), at ang temperatura ng panloob na core ng Earth ay mas mataas kaysa sa 5000 degrees. Samakatuwid, kailangan nating makibahagi sa hypothesis ng static geomagnetism. Gayunpaman, posible na sa kalawakan ay may mga pinalamig na planeta na may mga ferromagnetic core.

Isaalang-alang natin ang isa pang posibilidad. Ang ating planeta ay mayroon ding likidong panlabas na core na humigit-kumulang 2300 km ang kapal. Binubuo ito ng pagkatunaw ng iron at nickel na may pinaghalong mas magaan na elemento (sulfur, carbon, oxygen, at posibleng radioactive potassium - walang nakakaalam ng sigurado). Ang temperatura ng mas mababang bahagi ng panlabas na core ay halos kasabay ng temperatura ng panloob na core, at sa itaas na zone sa hangganan na may mantle ay bumaba ito sa 4400 °C. Samakatuwid, medyo natural na ipagpalagay na dahil sa pag-ikot ng Earth, ang mga pabilog na alon ay nabuo doon, na maaaring maging sanhi ng paglitaw ng terrestrial magnetism.

Ito ang iskema na tinalakay ng mga geophysicist mga 80 taon na ang nakalilipas. Naniniwala sila na ang mga daloy ng conductive liquid ng outer core, dahil sa kanilang kinetic energy, ay bumubuo ng mga electric current na bumabalot sa axis ng earth. Ang mga alon na ito ay bumubuo ng isang magnetic field na nakararami sa uri ng dipole, ang mga linya ng puwersa na kung saan sa ibabaw ng Earth ay pinahaba sa kahabaan ng mga meridian (ang nasabing larangan ay tinatawag na poloidal). Ang mekanismong ito ay nauugnay sa pagpapatakbo ng isang dynamo, kaya ang pangalan nito.

Ang inilarawan na pamamaraan ay maganda at naglalarawan, ngunit, sa kasamaang-palad, ito ay mali. Ito ay batay sa palagay na ang paggalaw ng bagay sa panlabas na core ay simetriko tungkol sa axis ng mundo. Gayunpaman, noong 1933, pinatunayan ng English mathematician na si Thomas Cowling ang isang theorem ayon sa kung saan walang axisymmetric na daloy ang makakatiyak sa pagkakaroon ng isang pangmatagalang geomagnetic field. Kahit na ito ay lumitaw, ang edad nito ay magiging maikli, sampu-sampung libong beses na mas mababa kaysa sa edad ng ating planeta. Kailangan natin ng mas kumplikadong modelo.

Lahat ng kapangyarihan sa convection

"Hindi namin alam nang eksakto kung kailan lumitaw ang terrestrial magnetism, ngunit maaaring nangyari ito sa ilang sandali pagkatapos ng pagbuo ng mantle at outer core," sabi ni David Stevenson, isa sa mga nangungunang eksperto sa planetary magnetism, propesor sa California Institute of Technology. - Upang i-on ang geodynamo, kinakailangan ang isang panlabas na seed field, at hindi naman isang malakas na field. Ang papel na ito, halimbawa, ay maaaring kunin ng magnetic field ng Araw o ang mga field ng mga alon na nabuo sa core dahil sa thermoelectric effect. Sa huli, ito ay hindi masyadong mahalaga, mayroong sapat na mga mapagkukunan ng magnetism. Sa pagkakaroon ng gayong larangan at ang pabilog na paggalaw ng daloy ng conductive fluid, ang paglulunsad ng isang intraplanetary dynamo ay naging simpleng hindi maiiwasan.

Ang aurora ay nabuo sa pamamagitan ng interaksyon ng atmospera at mga sisingilin na particle na nakulong sa magnetic field ng Earth, na sa mga circumpolar na rehiyon ay patayo sa ibabaw.

Narito ang pangkalahatang tinatanggap na paliwanag para sa naturang paglulunsad. Hayaan, para sa pagiging simple, ang seed field ay halos kahanay sa rotation axis ng Earth (sa katunayan, ito ay sapat na kung mayroon itong nonzero component sa direksyon na ito, na halos hindi maiiwasan). Ang bilis ng pag-ikot ng substansiya ng panlabas na core ay bumababa habang ang lalim ay bumababa, at dahil sa mataas na electrical conductivity nito, ang mga linya ng magnetic field ay gumagalaw kasama nito - tulad ng sinasabi ng mga physicist, ang field ay "frozen" sa medium. Samakatuwid, ang mga linya ng puwersa ng patlang ng binhi ay baluktot, umuusad sa mas malalim at mahuhuli sa mas mababaw. Sa kalaunan sila ay mag-uunat at mag-deform nang labis na sila ay magbubunga ng isang toroidal field, mga pabilog na magnetic loop na sumasaklaw sa axis ng lupa at tumuturo sa magkasalungat na direksyon sa hilaga at southern hemispheres. Ang mekanismong ito ay tinatawag na w-effect.

Ayon kay Propesor Stevenson, napakahalagang maunawaan na ang toroidal field ng panlabas na core ay lumitaw dahil sa poloidal seed field at, sa turn, ay nagbunga ng isang bagong poloidal field na naobserbahan sa ibabaw ng mundo: "Ang parehong uri ng planetary geodynamo ang mga patlang ay magkakaugnay at hindi maaaring umiral kung wala ang isa't isa" .

Magnetic na proteksyon

Ang pagsubaybay sa terrestrial magnetism ay isinasagawa gamit ang isang malawak na network ng mga geomagnetic observatories, ang paglikha nito ay nagsimula noong 1830s. Para sa parehong mga layunin, ginagamit ang mga instrumento sa barko, aviation at espasyo (halimbawa, ang scalar at vector magnetometers ng Danish Oersted satellite, na gumagana mula noong 1999). Ang lakas ng geomagnetic field ay nag-iiba mula sa humigit-kumulang 20,000 nanotesla sa baybayin ng Brazil hanggang 65,000 nanotesla malapit sa South Magnetic Pole. Mula noong 1800, ang dipole component nito ay bumaba ng halos 13% (at ng 20% ​​mula noong kalagitnaan ng ika-16 na siglo), habang ang quadrupole component nito ay bahagyang tumaas. Ipinakikita ng mga pag-aaral ng Paleomagnetic na sa loob ng ilang libong taon bago ang simula ng ating panahon, ang intensity ng geomagnetic field ay matigas ang ulo na umakyat, at pagkatapos ay nagsimulang bumaba. Gayunpaman, ang kasalukuyang planetary dipole moment ay higit na mataas sa average nito sa nakalipas na 150 milyong taon (na-publish ang mga paleomagnetic measurement noong 2010 na nagpapakita na 3.5 bilyong taon na ang nakalipas ang magnetic field ng Earth ay dalawang beses nang mas mahina kaysa ngayon). Nangangahulugan ito na ang buong kuwento mga lipunan ng tao mula sa paglitaw ng mga unang estado hanggang sa ating panahon ay nahulog sa lokal na maximum ng magnetic field ng lupa. Nakatutuwang isipin kung naimpluwensyahan ba nito ang pag-unlad ng sibilisasyon. Ang ganitong palagay ay hindi na mukhang hindi kapani-paniwala, dahil pinoprotektahan ng magnetic field ang biosphere mula sa cosmic radiation. At narito ang isa pang pangyayari na dapat tandaan. Sa kabataan at maging sa pagbibinata ng ating planeta, ang lahat ng sangkap ng core nito ay nasa likidong yugto. Ang solid na panloob na core ay nabuo kamakailan lamang, marahil kasing liit ng isang bilyong taon na ang nakalilipas. Kapag nangyari ito, ang mga alon ng kombeksyon ay naging mas maayos, na nagreresulta sa isang mas matatag na operasyon ng geodynamo. Dahil dito, ang geomagnetic field ay nakakuha ng magnitude at katatagan. Maaaring ipagpalagay na ang sitwasyong ito ay nakaapekto sa ebolusyon ng mga buhay na organismo. Sa partikular, ang pagtaas ng geomagnetism ay nagpabuti ng proteksyon ng biosphere mula sa cosmic radiation at sa gayon ay pinadali ang paglitaw ng buhay mula sa karagatan hanggang sa lupa.

Unpredictable magnetism

15 taon na ang nakalilipas, si Gary Glatzmyer, kasama si Paul Roberts, ay naglathala ng napakagandang modelo ng computer ng geomagnetic field: “Sa prinsipyo, matagal nang may sapat na paliwanag para sa geomagnetism. kasangkapang pangmatematika- mga equation ng magnetohydrodynamics at mga equation na naglalarawan sa puwersa ng gravity at init na dumadaloy sa loob ng core ng earth. Ang mga modelong batay sa mga equation na ito ay napakasalimuot sa orihinal na anyo nito, ngunit maaari silang pasimplehin at iakma para sa mga kalkulasyon ng computer. Iyon mismo ang ginawa namin ni Roberts. Ang isang supercomputer run ay naging posible upang makabuo ng isang self-consistent na paglalarawan ng pangmatagalang ebolusyon ng bilis, temperatura, at presyon ng bagay na dumadaloy sa panlabas na core at ang ebolusyon ng mga magnetic field na nauugnay sa kanila. Nalaman din namin na kung lalaruin mo ang simulation sa mga agwat ng oras ng pagkakasunud-sunod ng sampu at daan-daang libong taon, hindi maiiwasang mangyari ang mga geomagnetic field reversals. Kaya sa paggalang na ito, ang aming modelo ay gumagawa ng isang magandang trabaho sa paghahatid ng magnetic history ng planeta. Gayunpaman, mayroong isang problema na hindi pa nalutas. Ang mga parameter ng sangkap ng panlabas na core, na kasama sa naturang mga modelo, ay napakalayo pa rin sa mga tunay na kondisyon. Halimbawa, kinailangan nating tanggapin na ang lagkit nito ay napakataas, kung hindi ay hindi magiging sapat ang mga mapagkukunan ng pinakamakapangyarihang supercomputer. Sa katunayan, hindi ito ganoon, mayroong lahat ng dahilan upang maniwala na ito ay halos kasabay ng lagkit ng tubig. Ang aming mga kasalukuyang modelo ay walang kapangyarihan na isaalang-alang ang kaguluhan, na walang alinlangan na nagaganap. Ngunit ang mga computer ay nakakakuha ng momentum bawat taon, at sa sampung taon ay magkakaroon ng mas makatotohanang mga simulation.

"Ang gawain ng geodynamo ay hindi maiiwasang nauugnay sa magulong mga pagbabago sa mga daloy ng iron-nickel melt, na nagiging mga pagbabago sa magnetic field," dagdag ni Propesor Stevenson. "Ang mga pagbaligtad ng terrestrial magnetism ay ang pinakamalakas na posibleng pagbabago. Dahil sila ay stochastic sa kalikasan, halos hindi sila mahulaan nang maaga - sa anumang kaso, hindi namin alam kung paano.

100 mahusay na mga lihim ng Earth Alexander Volkov

Paano nagmula ang magnetic field ng Earth?

Kung ang Earth ay walang magnetic field, kung gayon ito mismo, at ang mundo ng mga nabubuhay na organismo na naninirahan dito, ay magiging ganap na naiiba. Ang magnetosphere, tulad ng isang malaking proteksiyon na screen, ay nagpoprotekta sa planeta mula sa cosmic radiation, na patuloy na nahuhulog dito. Sa kapangyarihan ng stream ng mga sisingilin na particle na nagmumula hindi lamang mula sa Araw, kundi pati na rin mula sa iba mga katawang makalangit, ay maaaring hatulan sa pamamagitan ng kung paano ang magnetic field ng Earth ay deformed. Halimbawa, sa ilalim ng presyon ng solar wind, ang mga linya ng patlang sa gilid na nakaharap sa Araw ay idiniin laban sa Earth, at sa kabilang panig ay kumakaway sila tulad ng buntot ng kometa. Tulad ng ipinapakita ng mga obserbasyon, ang magnetosphere ay umaabot ng 70-80 libong kilometro patungo sa Araw at para sa maraming milyong kilometro sa kabaligtaran ng direksyon mula dito.

Karamihan sa mga mapagkakatiwalaan, ginagawa ng screen na ito ang mga function nito kung saan ito ay hindi gaanong nababago, kung saan ito ay parallel sa ibabaw ng Earth o bahagyang nakahilig dito: sa rehiyon ng ekwador o sa mga mapagtimpi na latitude. Ngunit mas malapit sa mga poste, ang mga kapintasan ay matatagpuan dito. Ang cosmic radiation ay tumagos sa ibabaw ng Earth at, nagbabanggaan sa ionosphere na may mga sisingilin na particle (ions) ng air shell, ay bumubuo ng isang makulay na epekto - mga flash ng aurora. Kung wala ang screen na ito, cosmic radiation ay patuloy na tumagos sa ibabaw ng planeta at magdudulot ng mga mutasyon sa genetic heritage ng mga buhay na organismo. Ipinakikita rin ng mga eksperimento sa laboratoryo na ang kawalan ng terrestrial magnetism ay negatibong nakakaapekto sa pagbuo at paglaki ng mga nabubuhay na tisyu.

Ang mga misteryo ng magnetic field ng Earth ay malapit na nauugnay sa pinagmulan nito. Ang ating planeta ay hindi katulad ng isang bar magnet. Ang magnetic field nito ay mas kumplikado. Mayroong iba't ibang mga teorya na nagpapaliwanag kung bakit ang Earth ay may ganitong larangan. Pagkatapos ng lahat, upang umiral ito, dapat matugunan ang isa sa dalawang kundisyon: alinman sa mayroong isang malaking "magnet" sa loob ng planeta - isang uri ng magnetized na katawan (sa mahabang panahon, naisip ng mga siyentipiko), o isang electric current. dumadaloy doon.

Kamakailan, ang pinakasikat na teorya ng "dynamo" ng daigdig. Noong kalagitnaan ng 1940s, iminungkahi ito Sobyet na pisiko AKO AT. Frenkel. Mahigit sa 90 porsiyento ng magnetic field ng Earth ay nabuo sa pamamagitan ng operasyon ng "dynamo" na ito. Ang natitira dito ay nilikha ng magnetized mineral na nakapaloob sa crust ng lupa.

Modelo ng computer ng magnetic field ng Earth

Paano umusbong ang magnetic field ng Earth? Sa layo na humigit-kumulang 2900 kilometro mula sa ibabaw nito, nagsisimula ang core ng mundo - ang lugar na iyon ng planeta na hinding-hindi maaabot ng mga mananaliksik. Ang core ay binubuo ng dalawang bahagi: isang solid na panloob na core, na naka-compress sa ilalim ng presyon ng 2 milyong mga atmospheres at naglalaman ng pangunahing bakal, at isang nilusaw na panlabas na bahagi, na kumikilos nang napakagulo. Ang pagkatunaw ng bakal at nikel na ito ay patuloy na gumagalaw. Ang magnetic field ay nilikha dahil sa convective na daloy sa panlabas na core. Ang mga daloy na ito ay pinapanatili ng isang kapansin-pansing pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng solid na panloob na core at ng mantle ng Earth.

Ang panloob na bahagi ng core ay umiikot nang mas mabilis kaysa sa panlabas at gumaganap ng papel ng rotor - ang umiikot na bahagi ng electric generator, habang ang panlabas na bahagi - ang papel ng stator (ang nakatigil na bahagi nito). Sa tunaw na sangkap ng panlabas na core, ang isang electric current ay nasasabik, na, naman, ay bumubuo ng isang malakas na magnetic field. Ito ang prinsipyo ng dynamo. Sa madaling salita, ang core ng earth ay isang malaking electromagnet. mga linya ng puwersa ng magnetic field na nilikha niya ay nagsisimula sa rehiyon ng isang poste ng Earth at nagtatapos sa rehiyon ng kabilang poste. Iba-iba ang hugis at intensity ng mga linyang ito.

Ang magnetic field ng Earth ay ipinanganak, tulad ng pinaniniwalaan ng mga siyentipiko, kahit na sa oras na ang pagbuo ng planeta ay nangyayari pa lamang. Marahil ang Araw ay gumanap ng isang mapagpasyang papel. Inilunsad nito ang natural na "dynamo" na ito, na nagpapatuloy sa trabaho nito kahit ngayon.

Ang core ay napapalibutan ng isang mantle. Ang mas mababang mga layer nito ay nasa ilalim ng mahusay na presyon at pinainit sa napakataas na temperatura. Sa hangganan na naghihiwalay sa mantle at core, nagaganap ang matinding proseso ng paglipat ng init. Ang paglipat ng init ay gumaganap ng isang mahalagang papel. Ang init ay dumadaloy mula sa mainit na core ng Earth patungo sa mas malamig na mantle, at ito ay nakakaapekto sa convective na daloy sa core mismo, nagbabago sa kanila.

Sa mga subduction zone, halimbawa, ang mga seksyon ng seabed ay lumulubog nang malalim sa Earth, halos umabot sa hangganan na naghihiwalay sa mantle at core. Ang mga piraso ng lithospheric plate na ito, "ipinadala" para sa muling pagtunaw sa mga bituka ng planeta, ay kapansin-pansing mas malamig kaysa sa bahagi ng mantle kung saan sila napunta. Pinapalamig nila ang nakapalibot na mga rehiyon ng mantle, at nagsisimulang dumaloy dito ang init mula sa core ng Earth. Napakahaba ng prosesong ito. Ipinapakita ng mga kalkulasyon na kung minsan pagkatapos lamang ng daan-daang milyong taon ang temperatura ng mga pinalamig na rehiyon ng mantle ay tumataas.

Sa turn, ang mainit na substansiya, na tumataas sa anyo ng malalaking jet mula sa hangganan na naghihiwalay sa mantle at core, ay umabot sa ibabaw ng planeta. Ang sirkulasyon ng bagay na ito, ang mga kumplikadong proseso ng pag-agos pataas at pababa, sa "Elevator of the Earth" alinman sa mainit o napakalamig na bagay, ay walang alinlangan na nakakaapekto sa operasyon ng natural na "dinamo". Maaga o huli, lalabas ito sa karaniwang ritmo nito, at pagkatapos ay magsisimulang magbago ang magnetic field na nilikha nito. Ipinapakita ng mga modelo ng computer na sa pana-panahon ang lahat ay maaaring magtapos sa pagbabago sa mga magnetic pole.

Walang kakaiba sa pagbabaligtad na ito ng mga poste. Madalas itong nangyari sa kasaysayan ng ating planeta. Gayunpaman, may mga panahon nang huminto ang pagpapalit ng mga poste. Halimbawa, sa panahon ng Cretaceous, hindi sila nagbago ng mga lugar sa loob ng halos 40 milyong taon.

Sinusubukang ipaliwanag ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, ang mga mananaliksik na Pranses na pinamumunuan ni Francois Petreli ay nagbigay pansin sa posisyon ng mga kontinente na may kaugnayan sa ekwador. Ito ay lumabas na ang mas maraming mga kontinente ay namamalagi sa isa sa mga hemispheres ng Earth, mas madalas ang magnetic field nito ay nagbabago ng direksyon nito. Kung, sa kabaligtaran, ang mga kontinente ay matatagpuan sa simetriko na may paggalang sa ekwador, kung gayon sa maraming milyong taon ang magnetic field ay nananatiling matatag.

Kaya, marahil ang posisyon ng mga kontinente ay nakakaapekto sa mga convective na alon sa panlabas na bahagi ng core? Sa kasong ito, ang impluwensyang ito ay isinasagawa sa pamamagitan ng mga subduction zone. Kapag halos lahat ng mga kontinente ay nasa isa sa mga hemisphere, magkakaroon higit pang mga zone subduction. Ang napakalaking, malamig na crust ay patuloy na lulubog patungo sa hangganan na naghihiwalay sa mantle at core, at maiipon doon. Ang nagreresultang kasikipan ay walang alinlangan na makagambala sa pagpapalitan ng init sa pagitan ng mantle at ng core. Ang modelo ng computer ay nagpapakita na ang convective na daloy sa panlabas na core ay inilipat din dahil dito. Ngayon sila ay asymmetric na sa paggalang sa ekwador. Malinaw, sa gayong kaayusan, ang makalupang "dinamo" ay mas madaling ma-unbalanse. Para siyang taong nakatayo sa isang paa at handang mawalan ng balanse dahil sa bahagyang pagtulak. Kaya ang magnetic field ay biglang "bumalig".

Kaya, malamang na ang pagbabago ng mga magnetic pole ay naiimpluwensyahan ng mga prosesong tectonic na nagaganap sa ating planeta, at, higit sa lahat, ng paggalaw ng mga kontinente. Ang karagdagang mga pag-aaral ng paleomagnetic ay maaaring linawin ito. Sa anumang kaso, ang mga siyentipiko ay tumutuklas ng higit at higit pang mga katotohanan na nagpapahiwatig na mayroong isang tiyak na koneksyon sa pagitan ng paggalaw ng mga lithospheric plate sa ibabaw ng Earth at ang "dynamo" na lumilikha ng magnetic field ng Earth at matatagpuan sa pinakasentro ng planeta. .

Ang tekstong ito ay isang panimulang bahagi.