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Historicamente, toda a vida na Terra se desenvolveu de forma eletromagnéticao campo do nosso planeta. EMF da Terra - SHIELD para fatores ionizantes cósmicos.

A terra está carregada negativamente, a atmosfera está positivamente. Em alta

100-200 km, a ionosfera está localizada - uma camada intermediária de partículas carregadas positivamente.

O campo eletromagnético da Terra tem uma frequência de 10 Hz. O campo magnético da Terra é de cerca de 500 miligauss.

Descobriu uma lacuna no campo magnético da Terra. Essa lacuna é dez vezes o tamanho estimado anteriormente. Por meio dele, o "vento solar" pode entrar e "carregar" a magnetosfera terrestre, que é a causa de poderosas perturbações geomagnéticas.

A emissão de rádio do Sol também atinge a Terra. Frequências EMV

Sunse galáxiassituam-se na faixa de 10 MHz a 10 GHz.

Terraé um ímã, onde em áreas da zona geográfica do norte localizado pólo Sul , uma

v regumasti yu Pólo geográfico sul- norte... Geomagnético (linhas de campo) fora da área semeaduraeppólo magnético da perna e, abraçando o planeta, entrar nas regiões sul magnéticosobre os pólos... Os fluxos de partículas carregadas (elétrons e prótons) do Sol, tocando a camada magnética da Terra, comprimem as linhas de força do lado do Sol e as puxam para longe do lado oposto. Então, graças a “Ao vento solar” a terra tem "Cauda magnética"... Naturalmente, nas coisas vivas, a camada magnética determina o curso do relógio biológico. Acredita-se que a interação do campo magnético terrestre de baixa frequência com o biocampo humano, não só tem um efeito benéfico no corpo mas também é condição necessária para o seu desenvolvimentoeu sou e existência. Existe uma teoria de que uma longa permanência de uma pessoa a uma altura de mais de 5 metros afeta negativamente sua saúde, e na maior parte do dia ela deveria estar a 1-3 m da Terra.

Perturbações magnéticas podem ocorrer esporadicamente em todo o planeta, localmente, periodicamente em algumas partes dele e constantemente em diferentes regiões, por exemplo, durante o dia. Em áreas de descargas elétricas na atmosfera, a intensidade do componente elétrico do EMF é de dezenas, centenas, milhares de V / m em frequências de cerca de 10 KHz. Uma das principais causas das exacerbações cardiovasculares são os distúrbios nos campos geomagnéticos, ou seja, alterações ou gradientes do campo geomagnético ao longo do tempo. Essas alterações podem durar de frações de segundo a vários minutos.

O cientista japonês Nakagawa cinquenta anos atrás foi descrito em humanos síndrome de deficiência de campo magnético, isto é, diminuir forças protetoras organismo com diminuição do campo magnético terrestre por vários motivos.

Ar atmosférico tem condutividade elétrica. Além disso, sua condutividade depende do conteúdo de partículas estranhas. Em Kislovodsk - o número de partículas carregadas negativamente no ar em 1 cm 3 é de 1,5 mil, no sopé de Kuzbass - 6000, em Moscou - 4, em São Petersburgo - 9 (caracterizado pelo conteúdo de poeira e gás). Quanto mais íons carregados negativamente no ar, mais fácil é respirar.

A intensidade do campo magnético da Terra na costa do Mar Negro é de 1 oersted, nos Pólos Sul e Norte - 0,7 Oe, no equador - 0,1-0,3 Oe, na Europa - cerca de - 0,5 Oe; no Brasil - 0,24 Oe - na Antártica - 0,68 Oe. Em locais de congestionamento minério de ferro surgir anomalias magnéticas. Na área da anomalia magnética de Kursk, a intensidade do campo magnético é - 2 Oe.

A força do campo magnético do planeta Mercúrio - 0,002 Oe , Lua - 10 - 5 Oe, espaço interestelar - 10 - 8 Oe, estrelas como a "anã branca" é enorme - 10 7 E.Essa característica é enorme e emestrelas de nêutrons e estrelas de pulsar - 10 12 Oe.

Fogos de artifício ao solcausam tempestades magnéticas na atmosfera terrestre não com tanta frequência, uma vez que o "rastro" de uma erupção, via de regra, passaalém da terra... Para uma explosão solar levar a uma tempestade magnética na Terra, as seguintes condições são necessárias: força suficiente do "vento solar", direção oposta campos geomagnéticos e interplanetários e uma trajetória que permite que você esteja perto da magnetosfera da Terra. A probabilidade dessas condições ocorrerem ao mesmo tempo não é tão grande.... Portanto, as explicações para doenças em pessoas por tempestades magnéticas são na maioria das vezes infundadas e associadas aalterar pressão atmosférica e a intensidade do EMF da Terra. Os cientistas chegam a concluir que as previsões são prejudiciais tempestades magnéticas, mesmo em 2 dias - eles são imprecisos... E a reação de pessoas suspeitas só pode surgir com sua menção. Muitas vezes, as tempestades magnéticas de magnitude mesmo média são causadas não por explosões no Sol, mas por regiões com densidade aumentada formadas durante a colisão de correntes rápidas e lentas do "vento solar". Portanto, a atividade solar não tem absolutamente nada a ver com isso.

Fogos de artifício ao sol de acordo com sua força, eles são divididos em cinco classes: A, B, C, M e X. Na transição da classe mínima - A0,0, correspondente à potência de radiação na órbita da Terra de 10 nW / m2, - para a cada próxima classe, o poder de radiação aumenta dez vezes mais... A classe mais perigosa para a Terra é a X. Desde que a Terra esteja no caminho de propagação das ondas, podem ocorrer mau funcionamento dos satélites, equipamentos de comunicação do solo, etc. Ao longo de 37 anos de observações, 35 flares da classe X7 e superiores foram registrados. Acredita-se que eles não representam perigo para os humanos.

A gradação das perturbações magnéticas na Terra é realizada de acordo com escala de índice de perturbação magnética Kp (amplitude de vibração), que possui 10 níveis. Cr de 0 a 3 - magnetosfera calma, nível 4 - indignado, 5 - 9 - tempestades magnéticas cinco classes. Como exemplo - a rede de estações magnéticas terrestres dos Estados Unidos do Centro de Clima Espacial da Força Aérea registrou uma tempestade geomagnética de 5ª classe em 24 de outubro de 2011, que foi resultado de uma poderosa ejeção de plasma no Sol em 22 de outubro ; O observatório orbital russo TESIS informou em 5 de abril de 2010 que a tempestade magnética mais forte foi registrada em um ano e meio.

Esses modelos globais são o Campo de Referência Geomagnética Internacional (IGRF) e Modelo Magnético Mundial (WMM)- são criados por várias organizações geofísicas internacionais, e a cada 5 anos conjuntos atualizados de coeficientes gaussianos são aprovados e publicados, os quais determinam todos os dados sobre o estado do campo geomagnético e seus parâmetros. Portanto, de acordo com o modelo WMM2015, o pólo geomagnético norte (na verdade, este é o pólo sul de um ímã) tem coordenadas 80,37 ° N. sh. e 72,62 ° W. d., o pólo geomagnético sul é 80,37 ° S. w., 107,38 ° E etc., a inclinação do eixo dipolo em relação ao eixo de rotação da Terra é de 9,63 °.

Campos de anomalias mundiais

As linhas reais de força do campo magnético terrestre, embora em média sejam próximas às linhas de força do dipolo, diferem delas por irregularidades locais associadas à presença de rochas magnetizadas na crosta localizada próximo à superfície. Por isso, em alguns pontos da superfície terrestre, os parâmetros de campo são muito diferentes dos valores de áreas próximas, formando as chamadas anomalias magnéticas. Eles podem se sobrepor se os corpos magnetizados que os causam estiverem em profundidades diferentes.

A existência de campos magnéticos de regiões locais estendidas das camadas externas leva ao fato de que verdadeiros pólos magnéticos- pontos (ou melhor, pequenas áreas), nos quais as linhas de força do campo magnético são absolutamente verticais, não coincidem com as geomagnéticas, enquanto não se encontram na própria superfície da Terra, mas sob ela. As coordenadas dos pólos magnéticos em um momento ou outro também são calculadas dentro da estrutura de vários modelos do campo geomagnético, encontrando todos os coeficientes na série gaussiana por um método iterativo. Assim, de acordo com o modelo atual do WMM, em 2015 o pólo magnético norte estava localizado a 86 ° N. w, 159 ° W d., e ao sul - 64 ° S. w., 137 ° E Os valores do modelo atual IGRF12 são ligeiramente diferentes: 86,3 ° C. w, 160 ° W d., para o Pólo Norte, 64,3 ° S. sh., 136,6 ° E para o sul.

Respectivamente, eixo magnético- uma linha reta passando pelos pólos magnéticos - não passa pelo centro da Terra e não é seu diâmetro.

As posições de todos os pólos estão mudando constantemente - o pólo geomagnético sofre precessão em relação ao geográfico com um período de cerca de 1200 anos.

Campo magnético externo

É determinado por fontes na forma de sistemas atuais localizados fora da superfície da Terra em sua atmosfera. Na parte superior da atmosfera (100 km e acima) - a ionosfera - suas moléculas são ionizadas, formando plasma, portanto esta parte da magnetosfera terrestre, estendendo-se a uma distância de três de seus raios, é chamada plasmasfera... O plasma é mantido pelo campo magnético da Terra, mas seu estado é determinado por sua interação com o vento solar - o fluxo de plasma da coroa solar.

Assim, a uma distância maior da superfície terrestre, o campo magnético é assimétrico, pois é distorcido pela ação do vento solar: do lado do Sol se contrai, e na direção do Sol adquire um "rastro" que estende-se por centenas de milhares de quilômetros, indo além da órbita lunar. Esta forma peculiar de "cauda" surge quando o plasma do vento solar e das correntes corpusculares solares, por assim dizer, fluem ao redor da Terra magnetosfera- a área do espaço próximo à Terra, ainda controlada pelo campo magnético da Terra, e não pelo Sol e outras fontes interplanetárias; separa-se do espaço interplanetário magnetopausa, onde a pressão dinâmica do vento solar é equilibrada pela pressão de seu próprio campo magnético. A ponta do girassol da magnetosfera, em média, está a uma distância de 10 raios terrestres * R ⊕; com vento solar fraco, essa distância chega a 15-20 R ⊕, e durante o período de distúrbios magnéticos na Terra, a magnetopausa pode ir além da órbita geoestacionária (6,6 R ⊕). A cauda alongada do lado noturno tem um diâmetro de cerca de 40 R e um comprimento de mais de 900 R; partindo de uma distância de cerca de 8 R ⊕, ele é dividido em partes por uma camada neutra plana, na qual a indução de campo é próxima de zero.

Devido à configuração específica das linhas de indução, o campo geomagnético cria uma armadilha magnética para partículas carregadas - prótons e elétrons. Ele captura e mantém um grande número deles, de modo que a magnetosfera é uma espécie de reservatório de partículas carregadas. Seu peso total, de acordo com várias estimativas, varia de 1 kg a 10 kg. Eles formam os chamados cinto de radiação, cobrindo a Terra de todos os lados, exceto para as regiões circumpolares. É convencionalmente dividido em dois - interno e externo. O limite inferior do cinturão interno está a uma altitude de cerca de 500 km, sua espessura é de vários milhares de quilômetros. O cinturão externo está localizado a uma altitude de 10-15 mil km. As partículas do cinturão de radiação sob a ação da força de Lorentz fazem movimentos periódicos complexos do hemisfério norte para o hemisfério sul e vice-versa, enquanto se movem lentamente ao redor da Terra em azimute. Dependendo de sua energia, eles fazem uma revolução completa ao redor da Terra em um período de alguns minutos a um dia.

A magnetosfera não permite que fluxos de partículas cósmicas cheguem à Terra. Porém, em sua cauda, ​​a grandes distâncias da Terra, a intensidade do campo geomagnético e, conseqüentemente, suas propriedades protetoras, enfraquecem, e algumas partículas do plasma solar conseguem entrar na magnetosfera e as armadilhas magnéticas da radiação cintos. A cauda, ​​portanto, serve de local para a formação de fluxos de partículas precipitantes, causando aurora e correntes aurorais. Nas regiões polares, parte do fluxo de plasma solar invade a atmosfera superior do cinturão de radiação da Terra e, colidindo com as moléculas de oxigênio e nitrogênio, as excita ou ioniza, e na transição reversa para um estado não excitado, os átomos de oxigênio emitem fótons com λ = 0,56 μm e λ = 0,63 μm, enquanto as moléculas de nitrogênio ionizadas, após recombinação, emitem bandas azuis e violetas do espectro. Ao mesmo tempo, são observadas auroras, especialmente dinâmicas e brilhantes durante as tempestades magnéticas. Eles ocorrem durante distúrbios na magnetosfera causados ​​por um aumento na densidade e velocidade do vento solar com o aumento da atividade solar.

Parâmetros de campo

Uma representação visual da posição das linhas de indução magnética do campo terrestre é dada por uma agulha magnética, fixada de tal forma que pode girar livremente em torno do eixo vertical e horizontal (por exemplo, em um cardan ), - em cada ponto próximo à superfície da Terra está instalado de certa forma ao longo destas linhas.

Como os pólos magnético e geográfico não coincidem, a agulha magnética mostra apenas uma direção norte-sul aproximada. O plano vertical em que a agulha magnética está instalada é chamado de plano do meridiano magnético do lugar dado, e a linha ao longo da qual esse plano se cruza com a superfície da Terra é meridiano magnético... Assim, meridianos magnéticos são as projeções das linhas de força do campo magnético terrestre em sua superfície, convergindo nos pólos magnéticos norte e sul. O ângulo entre as direções dos meridianos magnéticos e geográficos é chamado declinação magnética... Pode ser ocidental (frequentemente indicado pelo sinal "-") ou oriental (indicado pelo sinal "+"), dependendo se o pólo norte da agulha magnética se desvia para oeste ou leste do plano vertical do meridiano geográfico .

Além disso, as linhas do campo magnético da Terra, em geral, não são paralelas à sua superfície. Isso significa que a indução magnética do campo terrestre não se situa no plano do horizonte de um determinado lugar, mas forma um certo ângulo com este plano - é denominado inclinação magnética... É próximo de zero apenas em pontos equador magnético- a circunferência de um grande círculo em um plano perpendicular ao eixo magnético.

A declinação magnética e a inclinação magnética determinam a direção da indução magnética do campo da Terra em qualquer local. E o valor numérico desta grandeza pode ser encontrado, conhecendo-se a inclinação e uma das projeções do vetor de indução magnética. B (\ displaystyle \ mathbf (B))- em um eixo vertical ou horizontal (o último acaba sendo mais conveniente na prática). Assim, esses três parâmetros são a declinação magnética, a inclinação e o módulo do vetor de indução magnética B (ou o vetor da força do campo magnético H (\ displaystyle \ mathbf (H))) - caracterizar completamente o campo geomagnético em um determinado local. Seu conhecimento exato para maximizar um grande número pontos na terra tem um extremamente essencial... Cartões magnéticos especiais são elaborados, nos quais isogons(linhas da mesma declinação) e isóclinas(linhas de inclinação igual) necessárias para orientação com uma bússola.

Em média, a intensidade do campo magnético da Terra varia de 25.000 a 65.000 nT (0,25 - 0,65 G) e é altamente dependente de localização geográfica... Isso corresponde a uma intensidade de campo média de cerca de 0,5 (40 /). No equador magnético, seu valor é de cerca de 0,34 Oe, nos pólos magnéticos - cerca de 0,66 Oe. Em algumas áreas (anomalias magnéticas), a intensidade aumenta drasticamente: na região da anomalia magnética de Kursk, chega a 2 Oe.

A natureza do campo magnético da Terra

Pela primeira vez, J. Larmor tentou explicar a existência dos campos magnéticos da Terra e do Sol em 1919, propondo o conceito de um dínamo, segundo o qual a manutenção do campo magnético de um corpo celeste ocorre sob a ação do movimento hidrodinâmico de um meio eletricamente condutor. No entanto, em 1934 T. Cowling comprovou o teorema da impossibilidade de manter um campo magnético axissimétrico por meio de um mecanismo de dínamo hidrodinâmico. E uma vez que a maioria dos estudados corpos celestiais(e mais ainda a Terra) foram considerados axialmente simétricos, com base nisso foi possível fazer a suposição de que seu campo também seria axialmente simétrico, e então sua geração de acordo com este princípio seria impossível de acordo com este teorema. Posteriormente foi demonstrado que nem todas as equações com simetria axial que descrevem o processo de geração de um campo magnético terão uma solução axialmente simétrica, e na década de 1950. soluções assimétricas foram encontradas.

Desde então, a teoria do dínamo tem se desenvolvido com sucesso, e hoje a explicação mais provável geralmente aceita para a origem do campo magnético da Terra e de outros planetas é um mecanismo dínamo autoexcitado baseado na geração de uma corrente elétrica em um condutor quando se move em um campo magnético gerado e amplificado pelas próprias correntes. As condições necessárias são criadas no núcleo da Terra: no núcleo externo líquido, consistindo principalmente de ferro a uma temperatura de cerca de 4-6 mil Kelvin, que conduz perfeitamente a corrente, são criados fluxos convectivos que removem o calor do núcleo interno sólido (gerado devido à decadência de elementos radioativos ou à liberação de calor oculto durante a solidificação da matéria na fronteira entre os núcleos interno e externo conforme o planeta esfria gradualmente). As forças de Coriolis torcem esses fluxos em espirais características que formam os chamados Pilares de taylor... Devido ao atrito das camadas, elas adquirem uma carga elétrica, formando correntes em loop. Assim, é criado um sistema de correntes que circulam ao longo de um circuito condutor em condutores que se movem em um campo magnético (inicialmente presente, embora muito fraco), como em um disco de Faraday. Ele cria um campo magnético, que, com uma geometria favorável dos fluxos, potencializa o campo inicial, e este, por sua vez, potencializa a corrente, e o processo de amplificação continua até que as perdas por calor Joule, aumentando com o aumento da corrente, equilibrem o fluxos de energia devido aos movimentos hidrodinâmicos.

Matematicamente, este processo é descrito pela equação diferencial

Onde você- taxa de fluxo de fluido, B- indução magnética, η = 1 / μσ - viscosidade magnética, σ é a condutividade elétrica do líquido e μ é a permeabilidade magnética, que praticamente não difere de μ 0 a uma temperatura central tão elevada - a permeabilidade do vácuo.

No entanto, para descrição completaé necessário escrever um sistema de equações magnetohidrodinâmicas. Na aproximação de Boussinesq (dentro da qual todas as características físicas de um líquido são consideradas constantes, exceto para a força de Arquimedes, que leva em consideração as mudanças na densidade devido às diferenças de temperatura):

• Equação de Navier - Stokes contendo termos que expressam a ação combinada de rotação e campo magnético:

• A equação de condução de calor que expressa a lei de conservação de energia:

Um avanço nesse sentido foi alcançado em 1995 com o trabalho de grupos do Japão e dos Estados Unidos. A partir desse momento, os resultados de diversos trabalhos de modelagem numérica reproduzem satisfatoriamente as características qualitativas do campo geomagnético em dinâmica, incluindo inversão.

Mudanças no campo magnético da Terra

Isso também é confirmado pelo atual aumento do ângulo de abertura das cúspides (fendas polares na magnetosfera no norte e no sul), que atingiu 45 ° em meados da década de 1990. O material de radiação do vento solar, espaço interplanetário e raios cósmicos precipitaram-se para as ranhuras expandidas, como resultado de entrar nas regiões polares grande quantidade matéria e energia, o que pode levar a um aquecimento adicional das calotas polares [ ] .

Coordenadas geomagnéticas (coordenadas McIlwine)

Na física dos raios cósmicos, coordenadas específicas no campo geomagnético são amplamente utilizadas, em homenagem ao cientista Karl McIlwine ( Carl McIlwain), que foi o primeiro a propor seu uso, uma vez que se baseiam em invariantes do movimento das partículas em um campo magnético. Um ponto em um campo dipolo é caracterizado por duas coordenadas (L, B), onde L é a chamada camada magnética ou o parâmetro McIlwine (eng. L-shell, L-value, McIlwain L-parameter), B é a indução magnética do campo (geralmente em Gs). O parâmetro L é geralmente considerado como o parâmetro da camada magnética, que é igual à razão entre a distância média da camada magnética real do centro da Terra no plano do equador geomagnético ao raio da Terra. ...

História da pesquisa

Alguns milênios atrás em China antiga sabia-se que os objetos magnetizados estão localizados em uma determinada direção, em particular, a agulha da bússola sempre ocupa uma determinada posição no espaço. Graças a isso, a humanidade há muito tempo é capaz de navegar em mar aberto longe da costa com a ajuda dessa flecha (bússola). No entanto, antes da viagem de Colombo da Europa para a América (1492) atenção especial ninguém apresentou tal fenômeno para estudar, pois os cientistas da época acreditavam que ocorresse em decorrência da atração da flecha pela Estrela Polar. Na Europa e nos mares que a banham, a bússola da época era fixada quase ao longo do meridiano geográfico. Ao cruzar o Oceano Atlântico, Colombo percebeu que a meio caminho entre a Europa e a América, a agulha da bússola desviou quase 12 ° para o oeste. Este fato levantou imediatamente dúvidas sobre a veracidade da hipótese anterior sobre a atração da flecha pela Estrela Polar, deu impulso a um estudo sério do fenômeno recém-descoberto: informações sobre o campo magnético terrestre eram necessárias aos navegadores. A partir desse momento, teve início a ciência do magnetismo terrestre, começaram as medições onipresentes da declinação magnética, ou seja, o ângulo entre o meridiano geográfico e o eixo da seta magnética, ou seja, o meridiano magnético. Em 1544, um cientista alemão Georg Hartmann descobriram um novo fenômeno: a agulha magnética não apenas se desvia do meridiano geográfico, mas, estando suspensa pelo centro de gravidade, tende a ficar em um determinado ângulo em relação ao plano horizontal, denominado inclinação magnética.

A partir desse momento, junto com o estudo do fenômeno da deflexão, os cientistas também começaram a investigar a inclinação da agulha magnética. José de Acosta (um dos fundadores da geofísica, de acordo com Humboldt) em seu Histórias(1590) apareceu pela primeira vez a teoria das quatro linhas sem declinação magnética. Descreveu a utilização de uma bússola, o ângulo de deflexão, as diferenças entre o Pólo Magnético e o Pólo Norte, e a flutuação das deflexões de um ponto a outro, identificando locais com deflexão nula, por exemplo, nos Açores.

Como resultado das observações, verificou-se que tanto a declinação quanto a inclinação Significados diferentes v pontos diferentes A superfície da Terra. Além disso, suas mudanças de ponto a ponto obedecem a um certo padrão complexo. Sua pesquisa permitiu ao médico da corte da rainha Elizabeth da Inglaterra e ao filósofo natural William Hilbert apresentar em 1600 em seu livro "De Magnete" a hipótese de que a Terra é um ímã, cujos pólos coincidem com os pólos geográficos. Em outras palavras, W. Hilbert acreditava que o campo da Terra é semelhante ao campo de uma esfera magnetizada. W. Hilbert baseou sua declaração na experiência com um modelo de nosso planeta, que é uma bola de ferro magnetizada e uma pequena flecha de ferro. O principal argumento a favor de sua hipótese, Hilbert acreditava que a inclinação magnética medida em tal modelo acabou sendo quase a mesma que a inclinação observada na superfície da Terra. A discrepância entre a declinação terrestre e a declinação para o modelo foi explicada por Hilbert pela ação defletora dos continentes sobre a agulha magnética. Embora muitos dos fatos estabelecidos posteriormente não coincidam com a hipótese de Hilbert, ela não perde seu significado até hoje. A ideia principal de Hilbert de que a causa do magnetismo terrestre deveria ser buscada dentro da Terra revelou-se correta, assim como o fato de que, em uma primeira aproximação, a Terra é de fato um grande ímã, que é uma bola uniformemente magnetizada.

Em 1634, um astrônomo inglês Henry Gellibrand ?! descobriram que a declinação magnética em Londres muda com o tempo. Esta se tornou a primeira evidência registrada de variações seculares - mudanças regulares (de ano para ano) nos valores médios anuais dos componentes do campo geomagnético.

Os ângulos de declinação e inclinação determinam a direção no espaço da força do campo magnético da Terra, mas não podem fornecer seu valor numérico. Até o final do século XVIII. medições da magnitude da intensidade não foram feitas pelo motivo de que as leis de interação entre o campo magnético e os corpos magnetizados não eram conhecidas. Só depois em 1785-1789. o físico francês Charles Coulomb estabeleceu uma lei com o seu nome, surgiu a possibilidade de tais medições. Desde o final do século XVIII, junto com a observação da declinação e inclinação, começaram as observações generalizadas da componente horizontal, que é a projeção do vetor campo magnético no plano horizontal (conhecendo a declinação e inclinação, é possível calcular a magnitude do vetor total da intensidade do campo magnético).

O primeiro trabalho teórico sobre o que é o campo magnético da Terra, ou seja, qual a magnitude e a direção de sua intensidade em cada ponto da superfície terrestre, pertence ao matemático alemão Karl Gauss. Em 1834, ele deu uma expressão matemática para os componentes da tensão em função de coordenadas - latitude e longitude do local de observação. Usando essa expressão, é possível para cada ponto da superfície da Terra encontrar os valores de qualquer um dos componentes chamados de elementos do magnetismo terrestre. Esta e outras obras de Gauss se tornaram a base sobre a qual a construção da ciência moderna do magnetismo terrestre foi construída. Em particular, em 1839 ele provou que a parte principal do campo magnético sai da Terra, e a razão para os pequenos e curtos desvios de seus valores deve ser buscada no ambiente externo.

Em 1831, o explorador polar inglês John Ross descobriu o pólo norte magnético no arquipélago canadense - a área onde a agulha magnética é vertical, ou seja, a inclinação é de 90 °. E em 1841, James Ross (sobrinho de John Ross) atingiu outro pólo magnético da Terra, localizado na Antártica.

Veja também

• Intermagnet (Inglês)

Notas (editar)

1. Cientistas nos EUA descobriram que o campo magnético da Terra é 700 milhões de anos mais velho do que se acreditava
2. Edward Kononovich. Campo magnético da terra (não especificado) . http://www.krugosvet.ru/... Encyclopedia Around the World: Uma popular enciclopédia científica universal online. Obtido em 26-04-2017.
3. Perguntas mais frequentes sobre geomagnetismo(Inglês). https://www.ngdc.noaa.gov/ngdc.html... Centros Nacionais de Informação Ambiental (NCEI). Recuperado em 23 de abril de 2017.
4. A.I.Dyachenko. Pólos magnéticos da Terra. - Moscou: Editora do Centro de Educação Matemática Contínua de Moscou, 2003. - 48 p. - ISBN 5-94057-080-1.
5. A. V. Vikulin. Vii. Campo geomagnético e eletromagnetismo da Terra// Introdução à física da Terra. Tutorial para especialidades geofísicas de universidades. - Editora da Universidade Pedagógica Estadual de Kamchatka, 2004. - 240 p. - ISBN 5-7968-0166-X.

O campo magnético da Terra é uma formação gerada por fontes dentro do planeta. É o objeto de estudo da seção correspondente de geofísica. A seguir, consideraremos com mais detalhes o que é o campo magnético da Terra, como ele é formado.

informações gerais

Não muito longe da superfície da Terra, aproximadamente a uma distância de três de seus raios, as linhas de força do campo magnético estão localizadas de acordo com o sistema de "duas cargas polares". É aqui que se localiza uma região chamada "esfera de plasma". Com a distância da superfície do planeta, a influência do fluxo de partículas ionizadas da coroa solar aumenta. Isso leva à compressão da magnetosfera do lado do Sol e, ao contrário, o campo magnético da Terra é alongado do lado oposto, a sombra.

Esfera de Plasma

Um efeito tangível no campo magnético da superfície da Terra é exercido pelo movimento direcionado de partículas carregadas nas camadas superiores da atmosfera (ionosfera). A localização deste último é de cem quilômetros ou mais da superfície do planeta. O campo magnético da Terra mantém a plasmasfera. No entanto, sua estrutura depende fortemente da atividade do vento solar e de sua interação com a camada de contenção. E a frequência das tempestades magnéticas em nosso planeta se deve a explosões solares.

Terminologia

Existe o conceito de "eixo magnético da Terra". Esta é uma linha reta que passa pelos pólos correspondentes do planeta. O "equador magnético" refere-se ao grande círculo do plano perpendicular a este eixo. O vetor nele tem uma direção próxima à horizontal. A força média do campo magnético da Terra depende significativamente da localização geográfica. É aproximadamente igual a 0,5 Oe, ou seja, 40 A / m. No equador magnético, o mesmo indicador é de aproximadamente 0,34 Oe, e perto dos pólos é próximo a 0,66 Oe. Em algumas anomalias planetárias, por exemplo, dentro da anomalia de Kursk, o indicador é aumentado e atinge 2 Oe. As linhas de força da magnetosfera terrestre com uma estrutura complexa, projetada em sua superfície e convergindo em seus pólos, são chamados de "meridianos magnéticos".

Natureza da ocorrência. Suposições e suposições

Não faz muito tempo, a hipótese sobre a conexão entre o surgimento da magnetosfera terrestre e o fluxo de corrente no núcleo de metal líquido, localizado a uma distância de um quarto a um terço do raio de nosso planeta, ganhou o direito de existir. Os cientistas também presumiram sobre as chamadas "correntes telúricas" que fluem perto da crosta terrestre. É preciso dizer que a transformação da formação ocorre ao longo do tempo. O campo magnético da Terra mudou várias vezes nos últimos cento e oitenta anos. Isso é registrado na crosta oceânica, como evidenciado por estudos de magnetização remanescente. Comparando as áreas de ambos os lados das dorsais oceânicas, determina-se o tempo de divergência dessas áreas.

Mudança do pólo magnético da Terra

A localização dessas partes do planeta não é constante. O fato de seus deslocamentos é registrado desde o final do século XIX. No hemisfério sul, o pólo magnético mudou 900 km nessa época e acabou no oceano Índico. Processos semelhantes estão ocorrendo na parte norte. Aqui, o pólo é deslocado em direção à anomalia magnética em Sibéria Oriental... De 1973 a 1994, a distância que o site percorreu aqui foi de 270 km. Esses dados preliminares calculados foram confirmados posteriormente por medições. De acordo com os dados mais recentes, a velocidade de movimento do pólo magnético do Hemisfério Norte aumentou significativamente. Passou de 10 km / ano na década de setenta do século passado para 60 km / ano no início deste. Nesse caso, a intensidade do campo magnético terrestre diminui de maneira desigual. Assim, nos últimos 22 anos, em alguns locais diminuiu 1,7% e noutros 10%, embora existam áreas onde, pelo contrário, aumentou. A aceleração no deslocamento dos pólos magnéticos (em cerca de 3 km por ano) sugere que o movimento observado hoje não é uma excursão, mas uma outra inversão.

Isso é indiretamente confirmado pelo aumento das chamadas "lacunas polares" no sul e no norte da magnetosfera. O material ionizado da coroa solar e do espaço está penetrando rapidamente nas expansões resultantes. A partir disso, uma quantidade cada vez maior de energia é coletada nas regiões circumpolares da Terra, que por si só estão repletas de aquecimento adicional das calotas polares.

Coordenadas

Na ciência que estuda os raios cósmicos, as coordenadas do campo geomagnético, em homenagem ao cientista McIlwine, são usadas. Ele foi o primeiro a sugerir seu uso, uma vez que são baseados em versões modificadas da atividade de elementos carregados em um campo magnético. Duas coordenadas são usadas para o ponto (L, B). Eles caracterizam a camada magnética (parâmetro McIlvine) e a indução de campo L. Este último é um parâmetro igual à razão da distância média da esfera do centro do planeta ao seu raio.

"Inclinação magnética"

Vários milênios atrás, os chineses fizeram descoberta incrível... Eles descobriram que objetos magnetizados são capazes de se posicionar em uma determinada direção. E em meados do século XVI, Georg Cartmann, um cientista alemão, fez outra descoberta nesta área. Foi assim que surgiu o conceito de "inclinação magnética". Este nome significa o ângulo de desvio da seta para cima ou para baixo do plano horizontal sob a influência da magnetosfera do planeta.

Da história da pesquisa

Na área do equador magnético setentrional, que é diferente do geográfico, o extremo norte desce, e no sul, pelo contrário, sobe. Em 1600, o médico inglês William Hilbert pela primeira vez fez suposições sobre a presença do campo magnético terrestre, que causa certo comportamento de objetos, anteriormente magnetizados. Em seu livro, ele descreveu um experimento com uma bola equipada com uma flecha de ferro. Como resultado de sua pesquisa, ele chegou à conclusão de que a Terra é um grande ímã. Os experimentos também foram realizados pelo astrônomo inglês Henry Gellibrant. Como resultado de suas observações, ele chegou à conclusão de que o campo magnético da Terra está sujeito a mudanças lentas.

Jose de Acosta descreveu a possibilidade de usar uma bússola. Ele também estabeleceu a diferença entre o Pólo Magnético e o Pólo Norte, e em seu história famosa(1590) fundamentou a teoria das linhas sem deflexão magnética. Cristóvão Colombo também deu uma contribuição significativa para o estudo dessa questão. A descoberta da inconstância da declinação magnética pertence a ele. As transformações são feitas de acordo com as mudanças nas coordenadas geográficas. A declinação magnética é o ângulo em que a agulha desvia da direção Norte-Sul. Em conexão com a descoberta de Colombo, a pesquisa se intensificou. Informações sobre o que constitui o campo magnético da Terra eram extremamente necessárias para os navegadores. MV Lomonosov também trabalhou neste problema. Para o estudo do magnetismo terrestre, ele recomendou a realização de observações sistêmicas usando pontos permanentes (semelhantes aos observatórios). Também era muito importante, segundo Lomonosov, fazer isso no mar. Essa ideia do grande cientista foi realizada na Rússia sessenta anos depois. A descoberta do Pólo Magnético no arquipélago canadense pertence ao explorador polar britânico John Ross (1831). E em 1841 ele também descobriu o outro pólo do planeta, mas já na Antártica. A hipótese sobre a origem do campo magnético da Terra foi proposta por Karl Gauss. Ele logo provou que a maior parte vem de uma fonte dentro do planeta, mas a razão de seus pequenos desvios está no ambiente externo.

referência

Gauss (designação russa Gs, internacional - G) é uma unidade de medida de indução magnética no sistema CGS. Recebeu o nome do físico e matemático alemão Karl Friedrich Gauss.

1 G = 100 μT;

1 T = 104 G.

Pode ser expresso em termos das unidades básicas do sistema CGS da seguinte maneira: 1 G = 1 g 1/2 .cm −1/2 .s −1.

Experiência

Uma fonte: livros didáticos de física sobre magnetismo, curso de Berkeley.

Assunto: m campos agnitos na matéria.

Alvo: descubra como diferentes substâncias reagem a um campo magnético.

Vamos imaginar alguns experimentos com um campo muito forte. Suponha que tenhamos feito um solenóide com diâmetro interno de 10 cm e comprimento de 40 cm.

1. Projeto da bobina que cria um forte campo magnético. É mostrado o corte transversal de um enrolamento através do qual flui a água de resfriamento. 2. Curva do campo B 2 no eixo da bobina.

Seu diâmetro externo é de 40 cm e a maior parte do espaço é preenchido com uma embalagem de cobre. Essa bobina fornecerá um campo constante de 30.000 rs no centro, se você trouxer 400 kW energia elétrica e abastecimento com água cerca de 120 eu por minuto para remover o calor.

Esses dados específicos são apresentados para mostrar que, embora o dispositivo não seja nada extraordinário, ainda é um ímã de laboratório bastante venerável.

A intensidade do campo no centro do ímã é cerca de 105 vezes o campo magnético da Terra e provavelmente 5 ou 10 vezes mais forte do que o campo próximo a qualquer barra de ferro magnética ou ímã em ferradura!

Perto do centro do solenóide, o campo é bastante uniforme e diminui aproximadamente pela metade no eixo próximo às extremidades da bobina.

conclusões

Assim, como os experimentos mostram, para tais ímãs, a intensidade do campo (isto é, indução ou intensidade) tanto dentro quanto fora do ímã é quase cinco ordens de magnitude maior do que a magnitude do campo da Terra.

Além disso, apenas duas vezes - não "às vezes!" - é menor fora do ímã.

E, ao mesmo tempo, 5 a 10 vezes a força de um ímã permanente comum.

A força média do campo terrestre na superfície é de cerca de 0,5 Oe (5,10 -5 T)

No entanto, já a algumas centenas de metros (senão dezenas) de tal ímã, a agulha magnética da bússola não reage ao ligar ou desligar a corrente.

Ao mesmo tempo, ele responde bem ao campo da Terra ou às suas anomalias à menor mudança de posição. O que isto significa?

Em primeiro lugar, sobre a figura claramente subestimada da indução do campo magnético terrestre - isto é, não a indução em si, mas como a medimos.

Medimos a reação do quadro com a corrente, o ângulo de sua rotação no campo magnético da Terra.

Qualquer magnetômetro é baseado no princípio de medição não direta, mas indiretamente:

Apenas pela natureza da mudança no valor da tensão;

Apenas na superfície da terra, próximo a ela na atmosfera e próximo ao espaço.

Não sabemos a origem do campo com um máximo específico. Medimos apenas a diferença na magnitude do campo em pontos diferentes, e o gradiente de tensão não muda muito com a altura. Nenhum cálculo matemático com a definição do máximo ao usar a abordagem clássica não funciona aqui.

Efeito de campo magnético - experimentos

Sabe-se que mesmo campos magnéticos fortes praticamente não têm efeito nos processos químicos e bioquímicos. Você pode colocar sua mão (sem relógio de pulso!) em um solenóide com um campo de 30 kgf sem quaisquer consequências perceptíveis. É difícil dizer a que classe de substâncias sua mão pertence - a paraímanes ou diaímanes, mas a força que atua sobre ela não será, em qualquer caso, superior a alguns gramas. Gerações inteiras de camundongos foram criadas e criadas em fortes campos magnéticos que não os afetaram de forma perceptível. Outros experimentos biológicos também não conseguiram encontrar efeitos magnéticos dignos de nota nos processos biológicos.

Importante lembrar!

Seria errado presumir que os efeitos fracos sempre passam sem consequências. Tal raciocínio pode levar à conclusão de que a gravidade não tem valor energético em escala molecular, mas ainda assim, as árvores na encosta crescem verticalmente. A explicação, aparentemente, está na força total agindo sobre um objeto biológico, cujo tamanho é muito maior do que o tamanho da molécula. De fato, um fenômeno semelhante ("tropismo") foi experimentalmente demonstrado no caso de mudas crescendo na presença de um campo magnético muito heterogêneo.

A propósito, se você colocar sua cabeça em um campo magnético forte e sacudi-la, sentirá o gosto da corrente eletrolítica em sua boca, o que é uma evidência da presença de uma força eletromotriz induzida.

Ao interagir com a matéria, os papéis dos campos magnético e elétrico são diferentes. Uma vez que átomos e moléculas são compostos de movimentos lentos cargas eletricas, as forças elétricas durante os processos moleculares dominam as magnéticas.

conclusões

O efeito do campo magnético de tal ímã em objetos biológicos nada mais é do que uma picada de mosquito. Qualquer criatura ou uma planta está constantemente sob a influência de um magnetismo terrestre muito mais forte.

Portanto, o efeito do campo medido incorretamente não é perceptível.

Cálculos

1 gauss = 1 10 -4 tesla.

A unidade da intensidade do campo geomagnético (T) no sistema de Cu é o ampere por metro (A / m). Na prospecção magnética, também foi utilizada outra unidade Oersted (E) ou gama (G), igual a 10 -5 Oe. No entanto, o parâmetro praticamente mensurável do campo magnético é a indução magnética (ou densidade do fluxo magnético). A unidade de indução magnética no sistema de Cu é tesla (T). Na prospecção magnética, uma unidade menor de nanotesla (nT), igual a 10 -9 T, é usada. Visto que para a maioria dos meios em que o campo magnético é estudado (ar, água, a grande maioria das rochas sedimentares não magnéticas), o campo magnético da Terra pode ser medido quantitativamente em unidades de indução magnética (em nT), ou nos correspondentes intensidade do campo - gama.

A figura mostra a força total do campo magnético da Terra para a época de 1980. As isolinhas T são desenhadas por 4 μT (do livro de P. Sharma "Métodos Geofísicos em Geologia Regional").

Desta maneira

Nos pólos, os componentes verticais da indução magnética são de aproximadamente 60 μT e os componentes horizontais são zero. No equador, o componente horizontal é de aproximadamente 30 μT e o componente vertical é zero.

Este é exatamente o caminho Ciência moderna sobre o geomagnetismo há muito abandonou o princípio básico do magnetismo, dois ímãs, localizados frente a frente, tendem a se conectar com pólos opostos.

Ou seja, a julgar por última frase não há força (componente vertical) no equador que atrai o ímã para a terra! Bem como repulsivo!

Esses dois ímãs não são atraídos? Ou seja, não existe força de atração, mas existe uma força de alongamento? Absurdo!

Mas nos pólos com tal arranjo do ímã, é, mas a força horizontal desaparece.

Além disso, a diferença é de apenas 2 vezes, entre esses componentes!

Simplesmente pegamos dois ímãs e nos certificamos de que, em uma posição semelhante, o ímã primeiro se desdobra e depois atrai. PÓLO SUL a PÓLO NORTE!

V últimos dias apareceu em sites de informação científica um grande número de notícias sobre o campo magnético da Terra. Por exemplo, as notícias que em Ultimamente muda significativamente, ou que o campo magnético contribui para o vazamento de oxigênio da atmosfera terrestre, e até mesmo sobre o fato de as vacas serem orientadas ao longo das linhas do campo magnético nas pastagens. O que é um campo magnético e qual a importância de todas as notícias acima?

O campo magnético da Terra é a área ao redor do nosso planeta onde as forças magnéticas operam. A questão da origem do campo magnético ainda não foi resolvida definitivamente. No entanto, a maioria dos pesquisadores concorda que a presença de um campo magnético, a Terra é, pelo menos em parte, devido ao seu núcleo. O núcleo da terra é composto de partes externas sólidas internas e externas. A rotação da Terra cria correntes constantes no núcleo líquido. Como o leitor pode se lembrar das aulas de física, o movimento das cargas elétricas cria um campo magnético ao seu redor.

Uma das teorias mais difundidas que explicam a natureza do campo - a teoria do efeito dínamo - sugere que os movimentos convectivos ou turbulentos de um fluido condutor no núcleo contribuem para a autoexcitação e manutenção do campo em um estado estacionário.

A Terra pode ser considerada um dipolo magnético. Seu pólo sul está localizado no pólo norte geográfico, e o norte, respectivamente, no sul. Na verdade, os pólos geográficos e magnéticos da Terra não coincidem não apenas na "direção". O eixo do campo magnético é inclinado em relação ao eixo de rotação da Terra em 11,6 graus. Devido ao fato de que a diferença não é muito significativa, podemos usar uma bússola. Sua seta aponta exatamente para o pólo magnético sul da Terra e quase exatamente para o pólo geográfico norte. Se a bússola fosse inventada há 720 mil anos, ela apontaria para os pólos norte geográficos e magnéticos. Mas mais sobre isso abaixo.

O campo magnético protege os habitantes da Terra e os satélites artificiais dos efeitos destrutivos das partículas cósmicas. Essas partículas incluem, por exemplo, partículas ionizadas (carregadas) do vento solar. O campo magnético muda sua trajetória, direcionando as partículas ao longo das linhas do campo. A necessidade de um campo magnético para a existência de vida estreita o círculo potencialmente planetas habitados(se partirmos do pressuposto de que as formas de vida hipoteticamente possíveis são semelhantes aos habitantes terrestres).

Os cientistas não excluem que alguns dos planetas terrestres não têm um núcleo de metal e, portanto, são desprovidos de um campo magnético. Até agora, acreditava-se que os planetas feitos de rocha sólida, como a Terra, contêm três camadas principais: uma crosta dura, um manto viscoso e um núcleo de ferro sólido ou fundido. Em trabalho recente, cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts propuseram a formação de planetas "rochosos" sem núcleo. Se os cálculos teóricos dos pesquisadores forem confirmados por observações, então para calcular a probabilidade de encontrar humanóides no Universo, ou pelo menos algo parecido com ilustrações de um livro didático de biologia, será necessário reescrever.

Os terráqueos também podem perder sua proteção magnética. É verdade que os geofísicos ainda não podem dizer exatamente quando isso vai acontecer. O fato é que os pólos magnéticos da Terra são instáveis. Eles mudam de lugar periodicamente. Não faz muito tempo, pesquisadores descobriram que a Terra "lembra" da mudança dos pólos. A análise dessas "memórias" mostrou que, nos últimos 160 milhões de anos, o norte e o sul magnéticos mudaram de lugar cerca de 100 vezes. Última vez este evento aconteceu há cerca de 720 mil anos.

A mudança de pólos é acompanhada por uma mudança na configuração do campo magnético. Durante o "período de transição", substancialmente mais partículas cósmicas que são perigosas para os organismos vivos penetram na Terra. Uma das hipóteses que explicam a extinção dos dinossauros afirma que os répteis gigantes foram extintos precisamente durante a próxima mudança de pólo.

Além dos "traços" de medidas planejadas para mudar os pólos, os pesquisadores notaram perigosas mudanças no campo magnético terrestre. A análise de dados sobre sua condição ao longo de vários anos mostrou que em últimos meses nele começou a ocorrer. Os cientistas não registram esses "movimentos" bruscos do campo há muito tempo. A área de preocupação dos pesquisadores está no Oceano Atlântico Sul. A "espessura" do campo magnético nesta região não ultrapassa um terço do "normal". Os pesquisadores há muito tempo notaram esse "buraco" no campo magnético da Terra. Os dados coletados ao longo de 150 anos mostram que durante este período o campo enfraqueceu em dez por cento.

No este momentoé difícil dizer como isso ameaça a humanidade. Uma das consequências de um enfraquecimento da intensidade do campo pode ser um aumento (embora insignificante) no conteúdo de oxigênio na atmosfera terrestre. A ligação entre o campo magnético terrestre e esse gás foi estabelecida por meio do sistema de satélites Cluster, projeto da Agência Espacial Européia. Os cientistas descobriram que o campo magnético acelera os íons de oxigênio e os "joga" no espaço.

Apesar de o campo magnético não ser visto, os habitantes da Terra o sentem bem. Aves migratórias, por exemplo, procuram a estrada, concentrando-se nela. Existem várias hipóteses que explicam exatamente como eles percebem o campo. Um dos últimos sugere que os pássaros percebem um campo magnético. Proteínas especiais - criptocromos - nos olhos das aves migratórias são capazes de mudar de posição sob a influência de um campo magnético. Os autores da teoria acreditam que os criptocromos podem funcionar como uma bússola.

Além dos pássaros, o campo magnético da Terra é usado no lugar do GPS tartarugas marinhas... E, como mostrou a análise das fotografias de satélite apresentadas no âmbito do projeto Google Earth, vacas. Depois de examinar fotos de 8.510 vacas em 308 regiões do mundo, os cientistas concluíram que esses animais são preferíveis (ou de sul para norte). Além disso, os "pontos de referência" para vacas não são geográficos, mas os pólos magnéticos da Terra. O mecanismo de percepção das vacas do campo magnético e as razões para essa reação a ele permanecem obscuros.

Além das propriedades notáveis ​​listadas, o campo magnético contribui. Eles surgem como resultado de mudanças de campo abruptas que ocorrem em regiões remotas do campo.

O campo magnético não foi ignorado pelos defensores de uma das "teorias da conspiração" - a teoria da fraude lunar. Como mencionado acima, o campo magnético nos protege das partículas cósmicas. As partículas "coletadas" se acumulam em certas partes do campo - os chamados cinturões de radiação de Van Allen. Os céticos que não acreditam na realidade do pouso na Lua acreditam que durante o voo pelos cinturões de radiação, os astronautas receberiam uma dose letal de radiação.

O campo magnético da Terra é uma consequência surpreendente das leis da física, um escudo protetor, um marco e criador da aurora boreal. Se não fosse por isso, a vida na Terra poderia ser muito diferente. Em geral, se não houvesse campo magnético, ele teria que ser inventado.