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Historisch gesehen entwickelte sich alles Leben auf der Erde im elektromagnetischen BereichFeld unseres Planeten. EMF der Erde – SCHILD für kosmische ionisierende Faktoren.

Der Globus ist negativ geladen, die Atmosphäre ist positiv geladen. Oben

100–200 km entfernt befindet sich die Ionosphäre – eine Schicht positiv geladener Teilchen.

Das elektromagnetische Feld der Erde hat eine Frequenz von 10 Hz. Die magnetische Feldstärke der Erde beträgt etwa 500 Milligauss.

Im Erdmagnetfeld wurde eine Lücke entdeckt. Diese Lücke ist zehnmal größer als bisher geschätzt. Dadurch kann der „Sonnenwind“ in die Magnetosphäre der Erde eindringen und sie „aufladen“, was zu starken Auswirkungen führt geomagnetische Störungen.

Die Radiostrahlung der Sonne erreicht auch die Erde. Frequenzen elektromagnetischer Wellen

Sonneund GalaxienBereich von 10 MHz bis 10 GHz.

Erde- Das ist ein Magnet, wo drin Gebiete der nördlichen geografischen Zone gelegen Südpol , A

V RegionAsti dich geografischer Südpol- nördlich. Erdmagnetische Kräfte (Feldlinien) verlassen das Gebiet sich hinsetzenähmMagnetpol und den Planeten bedeckend, betreten Sie die Regionen südlicher Magneto Stangen. Ströme geladener Teilchen (Elektronen und Protonen) von der Sonne komprimieren bei Kontakt mit der magnetischen Hülle der Erde die Kraftlinien von der Seite der Sonne und ziehen sie von der gegenüberliegenden Seite weg. Ja, danke „Sonnenwind“ die Erde erscheint „Magnetschweif“. Natürlich bestimmt bei Lebewesen die magnetische Hülle den Lauf der biologischen Uhr. Es wird angenommen, dass nicht nur die Wechselwirkung des niederfrequenten Magnetfelds der Erde mit dem menschlichen Biofeld hat eine wohltuende Wirkung auf den Körper, ist aber auch eine notwendige Voraussetzung für seine EntwicklungICH und Existenz. Es gibt eine Theorie, dass sich ein längerer Aufenthalt einer Person in einer Höhe von mehr als 5 Metern negativ auf ihr Wohlbefinden auswirkt und sie sich die meiste Zeit des Tages in einem Abstand von 1 bis 3 Metern zur Erde aufhalten sollte.

Magnetische Störungen können sporadisch auf dem gesamten Planeten, lokal periodisch in einigen Teilen des Planeten und ständig in verschiedenen Regionen, beispielsweise den ganzen Tag über, auftreten. In Gebieten mit Blitzentladungen in der Atmosphäre beträgt die Intensität der elektrischen Komponente der EMF Dutzende, Hunderttausende V/m bei Frequenzen von etwa 10 kHz. Eine der Hauptursachen für Herz-Kreislauf-Exazerbationen sind Störungen des Erdmagnetfelds, also Veränderungen oder Gradienten des Erdmagnetfelds im Laufe der Zeit. Diese Veränderungen können vom Bruchteil einer Sekunde bis zu mehreren Minuten dauern.

Es wurde vor fünfzig Jahren vom japanischen Wissenschaftler Nakagawa beim Menschen beschrieben. „Magnetfeldmangel“-Syndrom, also eine Abnahme Schutzkräfte Organismus, wenn das Erdmagnetfeld aus verschiedenen Gründen abnimmt.

Atmosphärische Luft besitzt elektrische Leitfähigkeit. Darüber hinaus hängt seine Leitfähigkeit vom Gehalt an Fremdpartikeln ab. In Kislowodsk beträgt die Zahl der negativ geladenen Teilchen in der Luft pro 1 cm 3 1,5 Tausend, in den Ausläufern des Kusbass - 6000, in Moskau - 4, in St. Petersburg - 9 (gekennzeichnet durch Staub- und Gasverschmutzung). Je mehr negativ geladene Ionen in der Luft sind, desto leichter lässt es sich atmen.

Die Stärke des Erdmagnetfeldes an der Schwarzmeerküste beträgt 1 Oersted, am Süd- und Nordpol - 0,7 Oe, am Äquator - 0,1-0,3 Oe, in Europa - etwa - 0,5 Oe; in Brasilien - 0,24 Oe - in der Antarktis - 0,68 Oe. An Orten mit hohem Verkehrsaufkommen Eisenerze entstehen magnetische Anomalien. Im Bereich der magnetischen Kursk-Anomalie beträgt die Magnetfeldstärke - 2 Oe.

Planetare Magnetfeldstärke Quecksilber – 0,002 Oe , Mond - 10 - 5 E, interstellarer Raum - 10 - 8 Oe, Sterntyp „Weißer Zwerg“ ist riesig – 10 7 E.Auch diese Eigenschaft ist enormNeutronensterne und Pulsarsterne - 10 12 Oe.

Sonneneruptionenverursachen nicht so oft magnetische Stürme in der Erdatmosphäre, da die „Spur“ der Fackel in der Regel verschwindetan der Erde vorbei. Damit eine Sonneneruption zu einem magnetischen Sturm auf der Erde führt, Folgende Bedingungen sind erforderlich: ausreichende Stärke des „Sonnenwinds“, entgegengesetzte Richtung geomagnetische und interplanetare Felder und eine Flugbahn, die es einem ermöglicht, nahe an der Magnetosphäre der Erde zu sein. Die Wahrscheinlichkeit, dass beide Erkrankungen gleichzeitig auftreten, ist nicht sehr hoch.. Daher sind Erklärungen für Beschwerden bei Menschen aufgrund magnetischer Stürme meist unbegründet und werden mit solchen in Verbindung gebrachtÄnderungen atmosphärischer Druck und die Intensität des EMF der Erde. Wissenschaftler kommen sogar zu dem Schluss, dass Vorhersagen schädlich sind magnetische Stürme, sogar 2 Tage - sie sind ungenau. Und misstrauische Menschen können nur dann reagieren, wenn es erwähnt wird. Selbst mittelgroße Magnetstürme werden sehr oft nicht durch Flares auf der Sonne verursacht, sondern durch Gebiete mit erhöhter Dichte, die entstehen, wenn schnelle und langsame Ströme des „Sonnenwinds“ kollidieren. Daher hat die Sonnenaktivität absolut nichts damit zu tun.

Sonneneruptionen Entsprechend ihrer Stärke werden sie in fünf Klassen eingeteilt: A, B, C, M und In der nächsten Klasse erhöht sich die Strahlungsleistung zehnmal. Die gefährlichste Klasse für die Erde ist die Klasse Im Laufe von 37 Beobachtungsjahren wurden 35 Fackeln der Klasse X7 und höher aufgezeichnet. Man geht davon aus, dass sie für den Menschen keine Gefahr darstellen.

Magnetische Störungen auf der Erde werden nach abgestuft Indexskala für magnetische Störungen Kp (Schwingungsamplitude) mit 10 Stufen. Kr von 0 bis 3 - ruhige Magnetosphäre, Ebene 4 - empört, 5 - 9 - magnetische Stürme fünf Klassen. Beispielsweise verzeichnete das Netzwerk der US-Bodenmagnetstationen am Air Force Space Weather Center am 24. Oktober 2011 einen geomagnetischen Sturm der Klasse 5, der das Ergebnis eines starken Plasmaausstoßes auf der Sonne am 22. Oktober war; Das russische Orbitalobservatorium TESIS meldete am 5. April 2010, dass der stärkste magnetische Sturm seit anderthalb Jahren registriert worden sei.

Diese globalen Modelle – wie das Internationale Geomagnetische Referenzfeld (IGRF) und Weltmagnetisches Modell (WMM)- werden von verschiedenen internationalen geophysikalischen Organisationen erstellt und alle 5 Jahre werden aktualisierte Sätze von Gauß-Koeffizienten genehmigt und veröffentlicht, die alle Daten über den Zustand des Erdmagnetfelds und seiner Parameter bestimmen. Dem WMM2015-Modell zufolge hat der geomagnetische Nordpol (im Wesentlichen der Südpol des Magneten) die Koordinaten 80,37° N. w. und 72,62° W. d., südlicher geomagnetischer Pol – 80,37° Süd. Breitengrad: 107,38° Ost. d., die Neigung der Dipolachse relativ zur Erdrotationsachse beträgt 9,63°.

Weltanomaliefelder

Die tatsächlichen Feldlinien des Erdmagnetfeldes liegen zwar im Durchschnitt nahe an den Dipolfeldlinien, unterscheiden sich jedoch von diesen durch lokale Unregelmäßigkeiten, die mit dem Vorhandensein magnetisierter Gesteine ​​in der oberflächennahen Kruste verbunden sind. Aus diesem Grund weichen die Feldparameter an einigen Stellen der Erdoberfläche stark von den Werten in nahegelegenen Gebieten ab und bilden sogenannte magnetische Anomalien. Sie können einander überlappen, wenn die magnetisierten Körper, die sie verursachen, in unterschiedlichen Tiefen liegen.

Die Existenz von Magnetfeldern ausgedehnter lokaler Bereiche der Außenhüllen führt dazu echte magnetische Pole- Punkte (oder besser gesagt kleine Bereiche), in denen die magnetischen Feldlinien absolut vertikal sind - fallen nicht mit geomagnetischen zusammen und liegen nicht auf der Erdoberfläche selbst, sondern darunter. Die Koordinaten der Magnetpole zu einem bestimmten Zeitpunkt werden auch im Rahmen verschiedener Erdmagnetfeldmodelle berechnet, indem alle Koeffizienten der Gaußschen Reihe mithilfe eines iterativen Verfahrens ermittelt werden. Dem aktuellen WMM-Modell zufolge lag der magnetische Nordpol im Jahr 2015 also bei 86° N. Breitengrad: 159°w. lang. und der südliche - 64° S. Breitengrad: 137° Ost. Die Werte des aktuellen IGRF12-Modells weichen geringfügig ab: 86,3° N. Breitengrad, 160°w. long., für den Nordpol, 64,3° Süd. Breitengrad: 136,6° E für Süd.

Jeweils, magnetische Achse- Eine gerade Linie, die durch die Magnetpole verläuft, verläuft nicht durch den Mittelpunkt der Erde und hat nicht ihren Durchmesser.

Die Positionen aller Pole verschieben sich ständig – der geomagnetische Pol bewegt sich relativ zum geografischen Pol in einer Zeitspanne von etwa 1200 Jahren.

Externes Magnetfeld

Sie wird durch Quellen in Form von Strömungssystemen bestimmt, die sich außerhalb der Erdoberfläche in ihrer Atmosphäre befinden. Im oberen Teil der Atmosphäre (100 km und mehr) – der Ionosphäre – werden ihre Moleküle ionisiert und bilden Plasma, daher wird dieser Teil der Erdmagnetosphäre, der sich über eine Entfernung von bis zu drei ihrer Radien erstreckt, genannt Plasmasphäre. Das Plasma wird vom Erdmagnetfeld gehalten, sein Zustand wird jedoch durch seine Wechselwirkung mit dem Sonnenwind – dem Plasmafluss der Sonnenkorona – bestimmt.

In größerer Entfernung von der Erdoberfläche ist das Magnetfeld also asymmetrisch, da es unter dem Einfluss des Sonnenwinds verzerrt wird: Von der Seite der Sonne her wird es komprimiert und in Richtung von der Sonne erhält es eine „ Spur“, die sich über Hunderttausende Kilometer erstreckt und über die Umlaufbahn des Mondes hinausgeht. Diese eigenartige „Schwanz“-Form entsteht, wenn das Plasma des Sonnenwinds und der solaren Korpuskularströme die Erdoberfläche umströmen. Magnetosphäre- eine Region im erdnahen Weltraum, die immer noch vom Magnetfeld der Erde und nicht von der Sonne und anderen interplanetaren Quellen kontrolliert wird; es ist vom interplanetaren Raum getrennt Magnetopause, wo der dynamische Druck des Sonnenwinds durch den Druck seines eigenen Magnetfelds ausgeglichen wird. Der subsolare Punkt der Magnetosphäre liegt im Durchschnitt in einer Entfernung von 10 Erdradien * R⊕ ; Bei schwachem Sonnenwind erreicht dieser Abstand 15-20 R⊕, und in Zeiten magnetischer Störungen auf der Erde kann die Magnetopause über die geostationäre Umlaufbahn hinausgehen (6,6 R⊕). Der verlängerte Schwanz auf der Nachtseite hat einen Durchmesser von etwa 40 R⊕ und eine Länge von mehr als 900 R⊕; Ab einem Abstand von etwa 8 R⊕ wird es durch eine flache neutrale Schicht in Teile geteilt, in denen die Feldinduktion nahe Null ist.

Aufgrund der spezifischen Konfiguration der Induktionslinien erzeugt das Erdmagnetfeld eine magnetische Falle für geladene Teilchen – Protonen und Elektronen. Es fängt eine große Anzahl davon ein und hält sie fest, sodass die Magnetosphäre eine Art Reservoir geladener Teilchen ist. Ihre Gesamtmasse liegt nach verschiedenen Schätzungen zwischen 1 kg und 10 kg. Sie bilden die sogenannten Strahlungsgürtel, die die Erde von allen Seiten bedeckt, mit Ausnahme der Polarregionen. Es ist herkömmlicherweise in zwei Teile unterteilt – intern und extern. Die untere Grenze des Innengürtels liegt in einer Höhe von etwa 500 km, seine Mächtigkeit beträgt mehrere tausend Kilometer. Der äußere Gürtel liegt auf einer Höhe von 10-15.000 km. Teilchen des Strahlungsgürtels führen unter dem Einfluss der Lorentzkraft komplexe periodische Bewegungen von der Nordhalbkugel zur Südhalbkugel und zurück aus, während sie sich gleichzeitig langsam im Azimut um die Erde bewegen. Je nach Energie umkreisen sie die Erde in einer Zeit von mehreren Minuten bis zu einem Tag.

Die Magnetosphäre verhindert, dass sich Ströme kosmischer Teilchen der Erde nähern. In seinem Schweif, in großer Entfernung von der Erde, werden jedoch die Intensität des Erdmagnetfelds und damit seine Schutzeigenschaften geschwächt, und einige Partikel des Sonnenplasmas können in die Magnetosphäre und magnetische Fallen von Strahlungsgürteln gelangen. Der Schwanz dient somit als Ort für die Bildung von Strömen ausfallender Partikel, die Polarlichter und Polarlichtströme verursachen. In den Polarregionen dringt ein Teil des solaren Plasmastroms aus dem Strahlungsgürtel der Erde in die oberen Schichten der Atmosphäre ein und erregt oder ionisiert diese bei der Kollision mit Sauerstoff- und Stickstoffmolekülen, und wenn sie in einen nicht angeregten Zustand zurückkehren, emittieren Sauerstoffatome Photonen mit λ = 0,56 μm und λ = 0,63 μm, während ionisierte Stickstoffmoleküle bei der Rekombination die blauen und violetten Bänder des Spektrums hervorheben. Gleichzeitig werden Polarlichter beobachtet, die bei magnetischen Stürmen besonders dynamisch und hell sind. Sie treten bei Störungen in der Magnetosphäre auf, die durch eine Zunahme der Dichte und Geschwindigkeit des Sonnenwinds bei zunehmender Sonnenaktivität verursacht werden.

Feldoptionen

Eine visuelle Darstellung der Position der magnetischen Induktionslinien des Erdfeldes wird durch eine Magnetnadel gegeben, die so befestigt ist, dass sie sich sowohl um die vertikale als auch um die horizontale Achse frei drehen kann (z. B. in einem Kardanring) – sie wird an jedem Punkt nahe der Erdoberfläche installiert in gewisser Weise in dieser Richtung.

Da die magnetischen und geografischen Pole nicht zusammenfallen, gibt die Magnetnadel die Richtung von Nord nach Süd nur annähernd an. Die vertikale Ebene, in der die Magnetnadel installiert ist, wird als Ebene des magnetischen Meridians eines bestimmten Ortes bezeichnet, und die Linie, entlang der diese Ebene die Erdoberfläche schneidet, wird als Ebene bezeichnet magnetischer Meridian. Magnetische Meridiane sind also Projektionen der magnetischen Feldlinien der Erde auf ihre Oberfläche, die an den magnetischen Nord- und Südpolen zusammenlaufen. Der Winkel zwischen den Richtungen des magnetischen und des geografischen Meridians wird genannt magnetische Deklination. Er kann westlich (oft durch ein „-“ gekennzeichnet) oder östlich (durch ein „+“ gekennzeichnet) sein, je nachdem, ob der Nordpol der Magnetnadel nach Westen oder Osten von der vertikalen Ebene des geografischen Meridians abweicht.

Darüber hinaus verlaufen die magnetischen Feldlinien der Erde im Allgemeinen nicht parallel zu ihrer Oberfläche. Das bedeutet, dass die magnetische Induktion des Erdfeldes nicht in der Horizontebene eines bestimmten Ortes liegt, sondern mit dieser Ebene einen bestimmten Winkel bildet – so heißt es magnetische Neigung. Nur punktuell liegt sie nahe bei Null magnetischer Äquator- ein Großkreis in einer Ebene, die senkrecht zur magnetischen Achse steht.

Magnetische Deklination und magnetische Neigung bestimmen die Richtung der magnetischen Induktion des Erdfeldes an jedem bestimmten Ort. Und der numerische Wert dieser Größe kann durch Kenntnis der Neigung und einer der Projektionen des magnetischen Induktionsvektors ermittelt werden B (\displaystyle \mathbf (B) )- auf der vertikalen oder horizontalen Achse (letzteres erweist sich in der Praxis als praktischer). Somit sind diese drei Parameter magnetische Deklination, Inklination und die Größe des magnetischen Induktionsvektors B (oder des magnetischen Feldstärkevektors). H (\displaystyle \mathbf (H) )) - das Erdmagnetfeld an einem bestimmten Ort vollständig charakterisieren. Ihr genaues Wissen für das Maximum große Zahl Punkte auf der Erde hat extrem wichtig. Es werden spezielle Magnetkarten erstellt, auf denen Isogonen(Linien gleicher Deklination) und Isoklinen(Linien gleicher Neigung), die zur Orientierung mit einem Kompass notwendig sind.

Im Durchschnitt liegt die Intensität des Erdmagnetfelds zwischen 25.000 und 65.000 nT (0,25 – 0,65 G) und hängt stark davon ab geografische Lage. Dies entspricht einer durchschnittlichen Feldstärke von etwa 0,5 (40 /). Am magnetischen Äquator beträgt sein Wert etwa 0,34, an den Magnetpolen etwa 0,66 Oe. In einigen Bereichen (magnetische Anomalien) steigt die Intensität stark an: Im Bereich der magnetischen Anomalie von Kursk erreicht sie 2 Oe.

Die Natur des Erdmagnetfeldes

Zum ersten Mal versuchte J. Larmore 1919, die Existenz der Magnetfelder der Erde und der Sonne zu erklären, indem er das Konzept eines Dynamos vorschlug, nach dem die Aufrechterhaltung des Magnetfelds eines Himmelskörpers unter dessen Einfluss erfolgt der hydrodynamischen Bewegung eines elektrisch leitenden Mediums. Allerdings im Jahr 1934 T. Cowling bewies den Satz über die Unmöglichkeit, ein axialsymmetrisches Magnetfeld durch einen hydrodynamischen Dynamomechanismus aufrechtzuerhalten. Und da die meisten von ihnen studiert haben Himmelskörper(und insbesondere die Erde) als axialsymmetrisch angesehen wurden, konnte auf dieser Grundlage davon ausgegangen werden, dass ihr Feld ebenfalls axialsymmetrisch wäre, und dann wäre seine Erzeugung nach diesem Prinzip nach diesem Theorem unmöglich. Später wurde gezeigt, dass nicht alle axialsymmetrischen Gleichungen, die den Prozess der Erzeugung eines Magnetfelds beschreiben, eine axialsymmetrische Lösung haben werden, und zwar in den 1950er Jahren. Es wurden asymmetrische Lösungen gefunden.

Seitdem hat sich die Dynamo-Theorie erfolgreich weiterentwickelt, und heute ist die allgemein anerkannte und wahrscheinlichste Erklärung für die Entstehung des Magnetfelds der Erde und anderer Planeten ein selbsterregender Dynamomechanismus, der auf der Erzeugung eines elektrischen Stroms in einem Leiter basiert während es sich in einem Magnetfeld bewegt, das durch diese Ströme selbst erzeugt und verstärkt wird. Die notwendigen Bedingungen werden im Erdkern geschaffen: Im flüssigen Außenkern, der hauptsächlich aus Eisen mit einer Temperatur von etwa 4-6.000 Kelvin besteht und den Strom gut leitet, entstehen Konvektionsströmungen, die dem festen Innenkern Wärme entziehen (erzeugt). aufgrund des Zerfalls radioaktiver Elemente oder der Freisetzung verborgener Wärme während der Erstarrung der Materie an der Grenze zwischen dem inneren und äußeren Kern, wenn der Planet allmählich abkühlt). Coriolis-Kräfte verdrehen diese Strömungen in charakteristische Spiralen und bilden die sogenannten Taylor-Säulen. Durch die Reibung der Schichten laden sie sich elektrisch auf und es bilden sich Schleifenströme. Dadurch entsteht ein System von Strömen, die entlang eines Stromkreises in Leitern zirkulieren, die sich im (zunächst vorhandenen, wenn auch sehr schwachen) Magnetfeld bewegen, wie in einer Faraday-Scheibe. Es entsteht ein Magnetfeld, das bei günstiger Strömungsgeometrie das Anfangsfeld verstärkt, was wiederum den Strom verstärkt, und der Verstärkungsprozess setzt sich fort, bis die mit steigendem Strom wachsenden Jouleschen Wärmeverluste den Energiezufluss ausgleichen aufgrund hydrodynamischer Bewegungen ankommen.

Mathematisch wird dieser Vorgang durch die Differentialgleichung beschrieben

Wo u- Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit, B- magnetische Induktion, η = 1/μσ - magnetische Viskosität, σ ist die elektrische Leitfähigkeit der Flüssigkeit und μ ist die magnetische Permeabilität, die sich bei einer so hohen Temperatur des Kerns praktisch nicht von μ 0 – der Permeabilität des Vakuums – unterscheidet.

Allerdings für vollständige Beschreibung Es ist notwendig, ein System magnetohydrodynamischer Gleichungen aufzuschreiben. In der Boussinesq-Näherung (bei der alle physikalischen Eigenschaften der Flüssigkeit als konstant angenommen werden, mit Ausnahme der Archimedischen Kraft, deren Berechnung Dichteänderungen aufgrund von Temperaturunterschieden berücksichtigt) ist dies:

• Navier-Stokes-Gleichung, die Terme enthält, die den kombinierten Effekt von Rotation und Magnetfeld ausdrücken:

• Wärmeleitfähigkeitsgleichung, die den Energieerhaltungssatz ausdrückt:

Ein diesbezüglicher Durchbruch gelang 1995 Gruppen aus Japan und den USA. Ab diesem Zeitpunkt reproduzieren die Ergebnisse einer Reihe numerischer Modellierungsarbeiten zufriedenstellend die qualitativen Eigenschaften des Erdmagnetfelds in der Dynamik, einschließlich Inversionen.

Veränderungen im Erdmagnetfeld

Dies wird durch die aktuelle Vergrößerung des Öffnungswinkels der Höcker (Pollücken in der Magnetosphäre im Norden und Süden) bestätigt, der Mitte der 1990er Jahre 45° erreichte. In die erweiterten Lücken drang Strahlungsmaterial aus dem Sonnenwind, dem interplanetaren Raum und der kosmischen Strahlung ein, was zur Folge hatte mehr Materie und Energie, was zu einer zusätzlichen Erwärmung der Polkappen führen kann [ ] .

Geomagnetische Koordinaten (McIlwain-Koordinaten)

Die Physik der kosmischen Strahlung verwendet häufig spezifische Koordinaten im Erdmagnetfeld, benannt nach dem Wissenschaftler Carl McIlwain ( Carl McIlwain), der als erster ihre Verwendung vorschlug, da sie auf den Invarianten der Teilchenbewegung in einem Magnetfeld basieren. Ein Punkt in einem Dipolfeld wird durch zwei Koordinaten (L, B) charakterisiert, wobei L die sogenannte magnetische Hülle oder der McIlwain-Parameter ist. L-Schale, L-Wert, McIlwain-L-Parameter), B – Magnetfeldinduktion (normalerweise in G). Als Parameter der magnetischen Hülle wird üblicherweise der Wert L angenommen, der dem Verhältnis des durchschnittlichen Abstands der realen magnetischen Hülle vom Erdmittelpunkt in der Ebene des geomagnetischen Äquators zum Erdradius entspricht. .

Geschichte der Forschung

Vor ein paar tausend Jahren Altes China Es war bekannt, dass sich magnetisierte Objekte in einer bestimmten Richtung befinden, insbesondere nimmt die Kompassnadel immer eine bestimmte Position im Raum ein. Dank dessen ist die Menschheit seit langem in der Lage, mit einem solchen Pfeil (Kompass) fernab der Küste auf dem offenen Meer zu navigieren. Doch vor Kolumbus‘ Reise von Europa nach Amerika (1492) besondere Aufmerksamkeit Niemand machte sich die Mühe, dieses Phänomen zu untersuchen, da die damaligen Wissenschaftler glaubten, dass es auf die Anziehungskraft des Pfeils durch den Nordstern zurückzuführen sei. In Europa und den es umspülenden Meeren wurde der Kompass damals fast entlang des geografischen Meridians ausgerichtet. Bei der Überquerung des Atlantischen Ozeans bemerkte Kolumbus, dass die Kompassnadel etwa auf halber Strecke zwischen Europa und Amerika um fast 12° nach Westen abwich. Diese Tatsache ließ sofort Zweifel an der Richtigkeit der vorherigen Hypothese über die Anziehungskraft der Nadel durch den Nordstern aufkommen und gab Anlass zu einer ernsthaften Untersuchung des neu entdeckten Phänomens: Seeleute benötigten Informationen über das Erdmagnetfeld. Von diesem Moment an begann die Wissenschaft des Erdmagnetismus, es begannen weit verbreitete Messungen der magnetischen Deklination, also des Winkels zwischen dem geografischen Meridian und der Achse der Magnetnadel, also dem magnetischen Meridian. 1544 ein deutscher Wissenschaftler Georg Hartmann entdeckte ein neues Phänomen: Die Magnetnadel weicht nicht nur vom geografischen Meridian ab, sondern neigt, da sie am Schwerpunkt hängt, dazu, in einem bestimmten Winkel zur horizontalen Ebene zu stehen, der als magnetische Neigung bezeichnet wird.

Von diesem Moment an begannen Wissenschaftler neben der Untersuchung des Phänomens der Ablenkung auch mit der Untersuchung der Neigung der Magnetnadel. José de Acosta (einer von Begründer der Geophysik, nach Humboldt) in seinem Geschichten(1590) erschien erstmals die Theorie der vier Linien ohne magnetische Deklination. Er beschrieb die Verwendung des Kompasses, den Ablenkungswinkel, die Unterschiede zwischen dem Magnetpol und dem Nordpol sowie die Variation der Ablenkungen von einem Punkt zum anderen und identifizierte Orte ohne Ablenkung, wie beispielsweise die Azoren.

Als Ergebnis von Beobachtungen wurde festgestellt, dass sowohl Deklination als auch Inklination vorhanden sind verschiedene Bedeutungen V verschiedene Punkte Erdoberfläche. Darüber hinaus unterliegen ihre Veränderungen von Punkt zu Punkt einem komplexen Muster. Ihre Forschungen ermöglichten es dem Hofarzt der Königin Elisabeth von England und dem Naturphilosophen William Gilbert, im Jahr 1600 in seinem Buch „Über den Magneten“ („De Magnete“) die Hypothese aufzustellen, dass die Erde ein Magnet ist, dessen Pole zusammenfallen die geografischen Pole. Mit anderen Worten, W. Gilbert glaubte, dass das Erdfeld dem Feld einer magnetisierten Kugel ähnelt. W. Gilbert stützte seine Aussage auf ein Experiment mit einem Modell unseres Planeten, das aus einer magnetisierten Eisenkugel und einem kleinen Eisenpfeil besteht. Gilbert glaubte, dass das Hauptargument für seine Hypothese darin bestand, dass die an einem solchen Modell gemessene magnetische Neigung fast mit der auf der Erdoberfläche beobachteten Neigung übereinstimmte. Gilbert erklärte die Diskrepanz zwischen der Deklination der Erde und der Deklination des Modells durch die ablenkende Wirkung der Kontinente auf die Magnetnadel. Obwohl viele später festgestellte Tatsachen nicht mit Hilberts Hypothese übereinstimmten, verliert sie bis heute nicht an Bedeutung. Gilberts Grundgedanke, dass die Ursache des Erdmagnetismus im Inneren der Erde gesucht werden sollte, erwies sich als richtig, ebenso wie die Tatsache, dass die Erde in erster Näherung tatsächlich ein großer Magnet, also eine gleichmäßig magnetisierte Kugel, ist.

Im Jahr 1634 ein englischer Astronom Henry Gellibrand?! fanden heraus, dass sich die magnetische Deklination in London mit der Zeit ändert. Dies war der erste aufgezeichnete Beweis für säkulare Schwankungen – regelmäßige (von Jahr zu Jahr) Änderungen der durchschnittlichen Jahreswerte der Komponenten des Erdmagnetfelds.

Deklination und Neigungswinkel bestimmen die Richtung der Stärke des Erdmagnetfelds im Raum, können jedoch keinen numerischen Wert angeben. Bis zum Ende des 18. Jahrhunderts. Messungen der Intensität wurden nicht durchgeführt, da die Wechselwirkungsgesetze zwischen dem Magnetfeld und magnetisierten Körpern nicht bekannt waren. Erst danach in den Jahren 1785-1789. Der französische Physiker Charles Coulomb stellte ein nach ihm benanntes Gesetz auf und machte die Möglichkeit solcher Messungen möglich. Seit dem Ende des 18. Jahrhunderts begannen neben der Beobachtung von Deklination und Inklination weit verbreitete Beobachtungen der horizontalen Komponente, bei der es sich um eine Projektion des magnetischen Feldstärkevektors auf die horizontale Ebene handelt (bei Kenntnis der Deklination und Inklination ist dies möglich). Berechnen Sie den Wert des gesamten magnetischen Feldstärkevektors).

Erste theoretische Arbeit Die Frage, was das Erdmagnetfeld ist, also wie groß und in welcher Richtung seine Intensität an jedem Punkt der Erdoberfläche ist, gehört dem deutschen Mathematiker Carl Gauß. Im Jahr 1834 gab er einen mathematischen Ausdruck für die Spannungskomponenten als Funktion der Koordinaten – Breiten- und Längengrad des Beobachtungsortes. Mit diesem Ausdruck ist es möglich, für jeden Punkt auf der Erdoberfläche die Werte aller Komponenten zu ermitteln, die als Elemente des Erdmagnetismus bezeichnet werden. Dieses und andere Werke von Gauß bildeten die Grundlage, auf der das Gebäude der modernen Wissenschaft des Erdmagnetismus aufgebaut ist. Insbesondere bewies er 1839, dass der Hauptteil des Magnetfelds von der Erde ausgeht und die Ursache für kleine, kurze Abweichungen seiner Werte in der äußeren Umgebung gesucht werden muss.

Im Jahr 1831 entdeckte der englische Polarforscher John Ross den magnetischen Nordpol im kanadischen Archipel – die Region, in der die Magnetnadel eine vertikale Position einnimmt, d. h. die Neigung beträgt 90°. Und 1841 erreichte James Ross (Neffe von John Ross) den anderen magnetischen Pol der Erde in der Antarktis.

Siehe auch

• Intermagnet (Englisch)

Notizen

1. Wissenschaftler in den USA haben herausgefunden, dass das Erdmagnetfeld 700 Millionen Jahre älter ist als bisher angenommen
2. Edward Kononowitsch. Das Magnetfeld der Erde (undefiniert) . http://www.krugosvet.ru/. Enzyklopädie auf der ganzen Welt: Universelle populärwissenschaftliche Online-Enzyklopädie. Abgerufen am 26.04.2017.
3. Geomagnetismus – häufig gestellte Fragen(Englisch) . https://www.ngdc.noaa.gov/ngdc.html. Nationale Zentren für Umweltinformationen (NCEI). Abgerufen am 23. April 2017.
4. A. I. Djatschenko. Magnetische Pole der Erde. - Moskau: Verlag des Moskauer Zentrums für mathematische Weiterbildung, 2003. - 48 S. - ISBN 5-94057-080-1.
5. A. V. Vikulin. VII.  Geomagnetisches Feld und Elektromagnetismus der Erde // Einführung in die Physik der Erde. Anleitung

für geophysikalische Fachgebiete von Universitäten. - Verlag der Staatlichen Pädagogischen Universität Kamtschatka, 2004. - 240 S. - ISBN 5-7968-0166-X.

Das Erdmagnetfeld ist eine Formation, die von Quellen im Inneren des Planeten erzeugt wird. Es ist Gegenstand des Studiums im entsprechenden Abschnitt der Geophysik. Schauen wir uns als Nächstes genauer an, was das Erdmagnetfeld ist und wie es entsteht.

Unweit der Erdoberfläche, etwa im Abstand von drei ihrer Radien, verlaufen die Kraftlinien des Magnetfeldes entlang eines Systems aus „zwei polaren Ladungen“. Hier gibt es einen Bereich namens „Plasmasphäre“. Mit zunehmender Entfernung von der Planetenoberfläche nimmt der Einfluss des Flusses ionisierter Teilchen aus der Sonnenkorona zu. Dies führt zu einer Kompression der Magnetosphäre von der Seite der Sonne und im Gegenteil dazu, dass das Erdmagnetfeld von der gegenüberliegenden Schattenseite aus gedehnt wird.

Plasmakugel

Die gerichtete Bewegung geladener Teilchen in den oberen Schichten der Atmosphäre (Ionosphäre) hat einen spürbaren Einfluss auf das Erdoberflächenmagnetfeld. Letzterer befindet sich hundert Kilometer und mehr von der Erdoberfläche entfernt. Das Erdmagnetfeld hält die Plasmasphäre. Allerdings hängt seine Struktur stark von der Aktivität des Sonnenwinds und seiner Wechselwirkung mit der begrenzenden Schicht ab. Und die Häufigkeit magnetischer Stürme auf unserem Planeten wird durch Flares auf der Sonne bestimmt.

Terminologie

Es gibt ein Konzept „magnetische Achse der Erde“. Dies ist eine gerade Linie, die durch die entsprechenden Pole des Planeten verläuft. Der „magnetische Äquator“ ist der große Kreis der Ebene senkrecht zu dieser Achse. Der darauf befindliche Vektor weist eine nahezu horizontale Richtung auf. Die durchschnittliche Stärke des Erdmagnetfeldes hängt maßgeblich von der geografischen Lage ab. Sie beträgt ungefähr 0,5 Oe, also 40 A/m. Am magnetischen Äquator beträgt dieser Indikator etwa 0,34 Oe und in der Nähe der Pole etwa 0,66 Oe. Bei einigen Anomalien des Planeten, beispielsweise innerhalb der Kursk-Anomalie, ist der Indikator erhöht und beträgt 2 Oe Linien der Magnetosphäre der Erde mit einer komplexen Struktur, die auf ihre Oberfläche projiziert werden und an ihren eigenen Polen zusammenlaufen, werden „magnetische Meridiane“ genannt.

Art des Vorkommens. Annahmen und Vermutungen

Vor nicht allzu langer Zeit erlangte die Annahme über den Zusammenhang zwischen der Entstehung der Erdmagnetosphäre und dem Stromfluss im flüssigen Metallkern, der sich in einer Entfernung von einem Viertel bis einem Drittel des Radius unseres Planeten befindet, ihre Existenzberechtigung . Wissenschaftler haben auch eine Vermutung über die sogenannten „tellurischen Ströme“, die in der Nähe der Erdkruste fließen. Es sollte gesagt werden, dass es im Laufe der Zeit zu einer Transformation der Formation kommt. Das Erdmagnetfeld hat sich in den letzten 180 Jahren mehrfach verändert. Dies wird in der ozeanischen Kruste aufgezeichnet und durch Untersuchungen der remanenten Magnetisierung belegt. Durch den Vergleich von Gebieten auf beiden Seiten der Meereskämme wird der Zeitpunkt der Divergenz dieser Gebiete bestimmt.

Die magnetische Polverschiebung der Erde

Die Lage dieser Teile des Planeten ist nicht konstant. Die Tatsache ihrer Vertreibung ist seit dem Ende des 19. Jahrhunderts dokumentiert. Auf der Südhalbkugel verschob sich der Magnetpol in dieser Zeit um 900 km und landete im Indischen Ozean. Ähnliche Prozesse finden im nördlichen Teil statt. Hier bewegt sich der Pol in Richtung der magnetischen Anomalie Ostsibirien. Von 1973 bis 1994 betrug die Entfernung, die der Standort hierher verlegte, 270 km. Diese vorberechneten Daten wurden später durch Messungen bestätigt. Nach neuesten Daten hat die Bewegungsgeschwindigkeit des Magnetpols der nördlichen Hemisphäre deutlich zugenommen. Sie wuchs von 10 km/Jahr in den siebziger Jahren des letzten Jahrhunderts auf 60 km/Jahr zu Beginn dieses Jahrhunderts. Gleichzeitig nimmt die Stärke des Erdmagnetfeldes ungleichmäßig ab. So ist sie in den letzten 22 Jahren mancherorts um 1,7 % und irgendwo um 10 % zurückgegangen, obwohl es auch Gebiete gibt, in denen sie im Gegenteil gestiegen ist. Die Beschleunigung der Verschiebung der Magnetpole (um etwa 3 km pro Jahr) gibt Anlass zu der Annahme, dass es sich bei ihrer heute beobachteten Bewegung nicht um eine Exkursion, sondern um eine weitere Umkehrung handelt.

Dies wird indirekt durch die Zunahme der sogenannten „Polarlücken“ im Süden und Norden der Magnetosphäre bestätigt. Ionisiertes Material aus der Sonnenkorona und dem Weltraum dringt schnell in die resultierenden Ausdehnungen ein. Dadurch wird in den zirkumpolaren Regionen der Erde immer mehr Energie gesammelt, was wiederum mit einer zusätzlichen Erwärmung der polaren Eiskappen verbunden ist.

Koordinaten

In der Wissenschaft der kosmischen Strahlung werden Erdmagnetfeldkoordinaten verwendet, benannt nach dem Wissenschaftler McIlwain. Er war der erste, der ihre Verwendung vorschlug, da sie auf modifizierten Versionen der Aktivität geladener Elemente in einem Magnetfeld basieren. Für einen Punkt werden zwei Koordinaten verwendet (L, B). Sie charakterisieren die magnetische Hülle (McIlwain-Parameter) und die Feldinduktion L. Letztere ist ein Parameter, der dem Verhältnis des durchschnittlichen Abstands der Kugel vom Mittelpunkt des Planeten zu ihrem Radius entspricht.

„Magnetische Neigung“

Vor mehreren tausend Jahren stellten die Chinesen es her erstaunliche Entdeckung. Sie fanden heraus, dass magnetisierte Objekte in eine bestimmte Richtung positioniert werden können. Und in der Mitte des 16. Jahrhunderts machte Georg Cartmann, ein deutscher Wissenschaftler, etwas eine weitere Entdeckung in diesem Bereich. So entstand das Konzept der „magnetischen Neigung“. Dieser Name bezieht sich auf den Winkel der Abweichung des Pfeils von der horizontalen Ebene nach oben oder unten unter dem Einfluss der Magnetosphäre des Planeten.

Aus der Forschungsgeschichte

Im Bereich des nördlichen magnetischen Äquators, der sich vom geografischen unterscheidet, bewegt sich das nördliche Ende nach unten, im Süden hingegen nach oben. Im Jahr 1600 stellte der englische Arzt William Gilbert erstmals Vermutungen über das Vorhandensein des Erdmagnetfelds an, das ein bestimmtes Verhalten zuvor magnetisierter Objekte hervorruft. In seinem Buch beschrieb er ein Experiment mit einer Kugel, die mit einem Eisenpfeil bestückt war. Als Ergebnis seiner Forschung kam er zu dem Schluss, dass die Erde ein großer Magnet ist. Auch der englische Astronom Henry Gellibrant führte Experimente durch. Aufgrund seiner Beobachtungen kam er zu dem Schluss, dass das Erdmagnetfeld langsamen Veränderungen unterliegt.

José de Acosta beschrieb die Möglichkeit, einen Kompass zu verwenden. Er stellte auch fest, wie sich der magnetische und der Nordpol unterscheiden, und zwar in seinem berühmte Geschichte(1590) wurde die Theorie der Linien ohne magnetische Ablenkung begründet. Auch Christoph Kolumbus leistete einen wesentlichen Beitrag zur Erforschung des behandelten Themas. Er war verantwortlich für die Entdeckung der Variabilität der magnetischen Deklination. Transformationen werden von Änderungen der geografischen Koordinaten abhängig gemacht. Die magnetische Deklination ist der Winkel der Abweichung der Nadel von der Nord-Süd-Richtung. Im Zusammenhang mit der Entdeckung von Kolumbus intensivierte sich die Forschung. Informationen über das Erdmagnetfeld waren für Navigatoren äußerst wichtig. An diesem Problem hat auch M.V. Lomonosov gearbeitet. Um den Erdmagnetismus zu untersuchen, empfahl er die Durchführung systematischer Beobachtungen mit permanenten Punkten (ähnlich wie in Observatorien). Laut Lomonossow sei es auch sehr wichtig, dies auf See zu tun. Diese Idee des großen Wissenschaftlers wurde sechzig Jahre später in Russland verwirklicht. Die Entdeckung des Magnetpols auf dem kanadischen Archipel geht auf den Polarforscher Engländer John Ross (1831) zurück. Und 1841 entdeckte er einen weiteren Pol des Planeten, allerdings in der Antarktis. Die Hypothese über den Ursprung des Erdmagnetfeldes wurde von Carl Gauß aufgestellt. Er bewies bald, dass der größte Teil davon aus einer Quelle innerhalb des Planeten stammt, der Grund für die geringfügigen Abweichungen jedoch in der äußeren Umgebung liegt.

Referenz

Gauß (russische Bezeichnung Гс, international - G) ist eine Maßeinheit für die magnetische Induktion im CGS-System. Benannt nach dem deutschen Physiker und Mathematiker Carl Friedrich Gauß.

1 G = 100 µT;

1 T = 104 Gs.

Kann durch die Grundmaßeinheiten des CGS-Systems wie folgt ausgedrückt werden: 1 Gs = 1 g 1/2 .cm −1/2 .s −1.

Erfahrung

Quelle: Physiklehrbücher über Magnetismus, Berkeley-Kurs.

Thema: m Magnetfelder in der Materie.

Ziel: Finden Sie heraus, wie verschiedene Substanzen auf ein Magnetfeld reagieren.

Stellen wir uns einige Experimente mit einem sehr starken Feld vor. Nehmen wir an, wir hätten einen Magneten mit einem Innendurchmesser von 10 cm und einer Länge von 40 cm hergestellt.

1. Spulendesign, das ein starkes Magnetfeld erzeugt. Dargestellt ist ein Querschnitt einer von Kühlwasser durchströmten Wicklung. 2. Feldstärkekurve B 2 auf der Spulenachse.

Sein Außendurchmesser beträgt 40 cm und der größte Teil des Raumes ist mit Kupferwicklungen ausgefüllt. Eine solche Spule liefert ein konstantes Feld von 30.000 gs in der Mitte, wenn man 400 dazu bringt kW Strom und Wasser etwa 120 l pro Minute, um Wärme abzuführen.

Diese spezifischen Daten sollen zeigen, dass das Gerät zwar nichts Außergewöhnliches, aber dennoch ein recht respektabler Labormagnet ist.

Die Stärke des Feldes im Zentrum des Magneten beträgt ungefähr das 10-fache des Erdmagnetfelds und ist wahrscheinlich fünf- bis zehnmal stärker als das Feld in der Nähe eines Eisenstabs oder Hufeisenmagneten!

Nahe der Mitte des Elektromagneten ist das Feld ziemlich gleichmäßig und nimmt auf der Achse nahe den Enden der Spule etwa um die Hälfte ab.

Schlussfolgerungen

Wie Experimente zeigen, ist bei solchen Magneten die Feldstärke (also die Induktion oder Intensität) sowohl innerhalb als auch außerhalb des Magneten fast fünf Größenordnungen größer als das Erdfeld.

Außerdem nur zweimal – nicht „manchmal!“ - Außerhalb des Magneten ist es kleiner.

Und gleichzeitig ist er 5-10 mal stärker als ein herkömmlicher Permanentmagnet.

Die durchschnittliche Erdfeldstärke an der Oberfläche beträgt etwa 0,5 Oe (5,10 -5 Tesla).

Allerdings reagiert die magnetische Kompassnadel bereits einige hundert Meter (wenn nicht zehn) von einem solchen Magneten entfernt weder auf das Ein- noch auf das Ausschalten des Stroms.

Gleichzeitig reagiert es bereits bei kleinsten Positionsänderungen gut auf das Erdfeld bzw. dessen Anomalien. Was bedeutet das?

Zunächst einmal zur deutlich unterschätzten Größe der Induktion des Erdmagnetfeldes – also nicht der Induktion selbst, sondern wie wir sie messen.

Wir messen die Reaktion des Rahmens auf den Strom, den Winkel seiner Drehung im Erdmagnetfeld.

Jedes Magnetometer basiert auf dem Prinzip der Messung nicht direkt, sondern indirekt:

Nur durch die Art der Änderung des Spannungswertes;

Nur auf der Erdoberfläche, in deren Nähe in der Atmosphäre und im nahen Weltraum.

Wir kennen die Quelle des Feldes mit einem bestimmten Maximum nicht. Wir messen nur den Unterschied der Feldstärke in verschiedene Punkte, und der Intensitätsgradient ändert sich nicht allzu sehr mit der Höhe. Hier funktionieren keine mathematischen Berechnungen zur Bestimmung des Maximums bei Verwendung des klassischen Ansatzes.

Wirkung von Magnetfeldern – Experimente

Es ist bekannt, dass selbst starke Magnetfelder praktisch keinen Einfluss auf chemische und biochemische Prozesse haben. Sie können Ihre Hand (ohne) platzieren Armbanduhr!) in einen Magneten mit einem Feld von 30 kgf ohne spürbare Folgen. Es ist schwer zu sagen, zu welcher Substanzklasse Ihre Hand gehört – paramagnetisch oder diamagnetisch –, aber die auf sie einwirkende Kraft wird in jedem Fall nicht mehr als ein paar Gramm betragen. Ganze Generationen von Mäusen wurden in starken Magnetfeldern gezüchtet und aufgezogen, die keinen spürbaren Einfluss auf sie hatten. Auch andere biologische Experimente haben keine nennenswerten magnetischen Auswirkungen auf biologische Prozesse festgestellt.

Wichtig zu beachten!

Es wäre falsch anzunehmen, dass schwache Effekte immer folgenlos verlaufen. Ähnliche Überlegungen könnten zu dem Schluss führen, dass es die Schwerkraft nicht gibt Energiewert auf molekularer Ebene, aber dennoch wachsen die Bäume am Hang vertikal. Die Erklärung liegt offenbar in der Gesamtkraft, die auf ein biologisches Objekt einwirkt, dessen Abmessungen viel größer sind als die Abmessungen des Moleküls. Tatsächlich wurde ein ähnliches Phänomen („Tropismus“) experimentell bei Sämlingen nachgewiesen, die in der Gegenwart eines sehr ungleichmäßigen Magnetfelds wachsen.

Übrigens: Wenn Sie Ihren Kopf in ein starkes Magnetfeld legen und ihn schütteln, „schmecken“ Sie den elektrolytischen Strom in Ihrem Mund, der ein Beweis für das Vorhandensein einer induzierten elektromotorischen Kraft ist.

Bei der Wechselwirkung mit Materie spielen magnetische und elektrische Felder unterschiedliche Rollen. Denn Atome und Moleküle bestehen aus sich langsam bewegenden Stoffen elektrische Ladungen, elektrische Kräfte während molekularer Prozesse dominieren gegenüber magnetischen.

Schlussfolgerungen

Der Einfluss des Magnetfeldes eines solchen Magneten auf biologische Objekte ist nichts anderes als ein Mückenstich. Beliebig Lebewesen oder die Pflanze steht ständig unter dem Einfluss eines viel stärkeren Erdmagnetismus.

Daher ist die Auswirkung eines falsch gemessenen Feldes nicht spürbar.

Berechnungen

1 Gauss=1 10 -4 Tesla.

Die Einheit der Erdmagnetfeldstärke (T) im Cu-System ist Ampere pro Meter (A/m). Eine andere Einheit, Oersted (E) oder Gamma (G), gleich 10 -5 Oe, wurde ebenfalls bei der magnetischen Prospektion verwendet. Der praktisch gemessene Magnetfeldparameter ist jedoch die magnetische Induktion (oder magnetische Flussdichte). Die Einheit der magnetischen Induktion im C-System ist Tesla (T). Bei der magnetischen Prospektion wird eine kleinere Einheit Nanotesla (nT) verwendet, die 10 -9 Tesla entspricht. Denn für die meisten Umgebungen, in denen das Magnetfeld untersucht wird (Luft, Wasser, die überwiegende Mehrheit der nichtmagnetischen Sedimentgesteine), kann das Erdmagnetfeld quantitativ entweder in Einheiten der magnetischen Induktion (in nT) oder im entsprechenden Feld gemessen werden Stärke - Gamma.

Die Abbildung zeigt die Gesamtstärke des Erdmagnetfeldes für die Epoche 1980. T-Isolinien sind durch 4 μT gezeichnet (aus dem Buch „Geophysikalische Methoden in der regionalen Geologie“ von P. Sharma).

Daher

An den Polen betragen die vertikalen Komponenten der magnetischen Induktion ungefähr 60 μT und die horizontalen Komponenten sind gleich Null. Am Äquator beträgt die horizontale Komponente etwa 30 µT und die vertikale Komponente ist Null.

Einfach so moderne WissenschaftÜber den Geomagnetismus hat man das Grundprinzip des Magnetismus schon lange aufgegeben: Zwei Magnete, die flach zueinander platziert sind, neigen dazu, sich mit entgegengesetzten Polen zu verbinden.

Das heißt, nach zu urteilen letzter Satz Am Äquator gibt es keine Kraft (vertikale Komponente), die den Magneten zum Boden zieht! So abstoßend es auch ist!

Ziehen sich diese beiden Magnete nicht gegenseitig an? Das heißt, es gibt keine Anziehungskraft, aber eine Spannungskraft? Unsinn!

Aber an den Polen ist sie bei dieser Anordnung des Magneten vorhanden, aber die horizontale Kraft verschwindet.

Außerdem beträgt der Unterschied zwischen diesen Komponenten nur das Zweifache!

Wir nehmen einfach zwei Magnete und achten darauf, dass sich in dieser Position der Magnet zunächst entfaltet und dann anzieht. SÜDPOL zu NORDPOL!

IN letzte Tage erschienen auf wissenschaftlichen Informationsseiten große Zahl Neuigkeiten über das Erdmagnetfeld. Zum Beispiel die Nachricht, dass in in letzter Zeit es sich erheblich verändert, oder dass das Magnetfeld zum Austreten von Sauerstoff aus der Erdatmosphäre beiträgt und sogar, dass Kühe auf Weiden sich entlang der Linien des Magnetfelds orientieren. Was ist ein Magnetfeld und wie wichtig sind all diese Neuigkeiten?

Das Erdmagnetfeld ist der Bereich um unseren Planeten, in dem magnetische Kräfte wirken. Die Frage nach dem Ursprung des Magnetfeldes ist noch nicht vollständig geklärt. Die meisten Forscher sind sich jedoch einig, dass das Vorhandensein des Erdmagnetfelds zumindest teilweise auf ihren Kern zurückzuführen ist. Der Erdkern besteht aus einem festen Inneren und einem flüssigen Äußeren. Durch die Rotation der Erde entstehen konstante Strömungen im flüssigen Kern. Wie sich der Leser vielleicht aus dem Physikunterricht erinnert, führt die Bewegung elektrischer Ladungen dazu, dass um sie herum ein Magnetfeld entsteht.

Eine der häufigsten Theorien zur Erklärung der Natur des Feldes, die Theorie des Dynamoeffekts, geht davon aus, dass konvektive oder turbulente Bewegungen einer leitenden Flüssigkeit im Kern zur Selbsterregung und Aufrechterhaltung des Feldes in einem stationären Zustand beitragen.

Die Erde kann als magnetischer Dipol betrachtet werden. Sein Südpol liegt am geografischen Nordpol, sein Nordpol am Südpol. Tatsächlich stimmen die geografischen und magnetischen Pole der Erde nicht nur in der „Richtung“ überein. Die Magnetfeldachse ist gegenüber der Erdrotationsachse um 11,6 Grad geneigt. Da der Unterschied nicht sehr groß ist, können wir einen Kompass verwenden. Sein Pfeil zeigt genau auf den magnetischen Südpol der Erde und fast genau auf den geografischen Nordpol. Wenn der Kompass vor 720.000 Jahren erfunden worden wäre, hätte er sowohl den geografischen als auch den magnetischen Nordpol angezeigt. Aber mehr dazu weiter unten.

Das Magnetfeld schützt die Bewohner der Erde und künstliche Satelliten vor den schädlichen Auswirkungen kosmischer Teilchen. Zu solchen Teilchen zählen beispielsweise ionisierte (geladene) Teilchen des Sonnenwinds. Das Magnetfeld verändert die Flugbahn ihrer Bewegung und lenkt die Teilchen entlang der Feldlinien. Die Notwendigkeit eines Magnetfelds für die Existenz von Leben schränkt den Bereich des Potenzials ein bewohnbare Planeten(wenn wir davon ausgehen, dass hypothetisch mögliche Lebensformen den Erdbewohnern ähnlich sind).

Wissenschaftler schließen nicht aus, dass einige terrestrische Planeten keinen metallischen Kern und dementsprechend kein Magnetfeld haben. Bisher wurde angenommen, dass Planeten aus festem Gestein wie die Erde drei Hauptschichten enthalten: eine feste Kruste, einen viskosen Mantel und einen festen oder geschmolzenen Eisenkern. In einer aktuellen Arbeit schlugen Wissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology die Entstehung „felsiger“ Planeten ohne Kern vor. Wenn die theoretischen Berechnungen der Forscher durch Beobachtungen bestätigt werden, müssen sie umgeschrieben werden, um die Wahrscheinlichkeit einer Begegnung mit Humanoiden im Universum oder zumindest etwas, das Illustrationen aus einem Biologielehrbuch ähnelt, zu berechnen.

Erdlinge können auch ihren magnetischen Schutz verlieren. Allerdings können Geophysiker noch nicht genau sagen, wann dies geschehen wird. Tatsache ist, dass die magnetischen Pole der Erde nicht konstant sind. In regelmäßigen Abständen wechseln sie den Ort. Vor nicht allzu langer Zeit fanden Forscher heraus, dass sich die Erde an die Umkehrung der Pole „erinnert“. Die Analyse solcher „Erinnerungen“ ergab, dass der magnetische Norden und Süden in den letzten 160 Millionen Jahren etwa 100 Mal den Ort gewechselt haben. Letztes Mal Dieses Ereignis ereignete sich vor etwa 720.000 Jahren.

Der Polwechsel geht mit einer Änderung der Konfiguration des Magnetfeldes einher. Während der „Übergangszeit“ dringen deutlich mehr kosmische Teilchen zur Erde vor, die für Lebewesen gefährlich sind. Eine der Hypothesen, die das Verschwinden der Dinosaurier erklären, besagt, dass die Riesenreptilien genau beim nächsten Polwechsel ausstarben.

Neben den „Spuren“ geplanter Aktivitäten zur Polveränderung stellten Forscher gefährliche Verschiebungen im Erdmagnetfeld fest. Die Analyse der Daten zu seinem Zustand über mehrere Jahre hinweg zeigte, dass in letzten Monaten Dinge begannen darin zu passieren. So scharfe „Bewegungen“ des Feldes haben Wissenschaftler schon lange nicht mehr registriert. Das für Forscher besorgniserregende Gebiet liegt im Südatlantik. Die „Dicke“ des Magnetfeldes in diesem Bereich überschreitet nicht ein Drittel des „normalen“. Forscher haben dieses „Loch“ im Erdmagnetfeld schon lange bemerkt. Über 150 Jahre gesammelte Daten zeigen, dass sich das Feld hier in diesem Zeitraum um zehn Prozent abgeschwächt hat.

An im Moment Es ist schwer zu sagen, welche Bedrohung dies für die Menschheit darstellt. Eine der Folgen einer Abschwächung der Feldstärke kann ein (wenn auch unbedeutender) Anstieg des Sauerstoffgehalts in der Erdatmosphäre sein. Die Verbindung zwischen dem Erdmagnetfeld und diesem Gas wurde mithilfe des Cluster-Satellitensystems, einem Projekt der Europäischen Weltraumorganisation, hergestellt. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass das Magnetfeld Sauerstoffionen beschleunigt und in den Weltraum „schleudert“.

Obwohl das Magnetfeld nicht sichtbar ist, spüren es die Bewohner der Erde gut. Zugvögel Sie finden zum Beispiel den Weg und konzentrieren sich gezielt darauf. Es gibt mehrere Hypothesen, die erklären, wie genau sie das Feld wahrnehmen. Eine der neuesten Erkenntnisse legt nahe, dass Vögel ein Magnetfeld wahrnehmen. Spezielle Proteine ​​– Kryptochrome – können in den Augen von Zugvögeln unter dem Einfluss eines Magnetfeldes ihre Position verändern. Die Autoren der Theorie glauben, dass Kryptochrome als Kompass fungieren können.

Neben Vögeln wird anstelle von GPS das Erdmagnetfeld genutzt Meeresschildkröten. Und, wie eine Analyse der im Rahmen des Google Earth-Projekts präsentierten Satellitenfotos zeigte, Kühe. Nach der Untersuchung von Fotos von 8.510 Kühen in 308 Regionen der Welt kamen Wissenschaftler zu dem Schluss, dass diese Tiere bevorzugt (oder von Süden nach Norden) leben. Darüber hinaus sind die „Referenzpunkte“ für Kühe nicht geografische, sondern die magnetischen Pole der Erde. Der Mechanismus, durch den Kühe das Magnetfeld wahrnehmen, und die Gründe für diese besondere Reaktion darauf bleiben unklar.

Zusätzlich zu den aufgeführten bemerkenswerten Eigenschaften trägt das Magnetfeld dazu bei. Sie entstehen durch plötzliche Veränderungen des Feldes, die in abgelegenen Bereichen des Feldes auftreten.

Das Magnetfeld wurde von Anhängern einer der „Verschwörungstheorien“ – der Theorie eines Mondschwindels – nicht ignoriert. Wie oben erwähnt, schützt uns das Magnetfeld vor kosmischen Teilchen. Die „gesammelten“ Partikel sammeln sich in bestimmten Teilen des Feldes – den sogenannten Van-Alen-Strahlungsgürteln. Skeptiker, die nicht an die Realität der Mondlandungen glauben, glauben, dass Astronauten bei ihrem Flug durch die Strahlungsgürtel eine tödliche Strahlendosis erhalten hätten.

Das Erdmagnetfeld ist eine erstaunliche Folge der Gesetze der Physik, ein Schutzschild, ein Wahrzeichen und der Schöpfer von Polarlichtern. Ohne sie hätte das Leben auf der Erde möglicherweise völlig anders ausgesehen. Wenn es kein Magnetfeld gäbe, müsste es im Allgemeinen erfunden werden.