З давніх часів магнетизм пробуджував людську цікавість.. Компаси, магніти та такі явища, як північне сяйво, були об’єктами вивчення протягом століть. Але за всіма цими елементами стоїть невидима й могутня сила, яка оточує нашу планету: магнітне поле Землі.
Це магнітне поле є ключовим не лише для навігації чи пояснення певних природних явищ, але відіграє вирішальну роль у захисті життя на Землі. У цій статті ми детально розглянемо, що це таке, як воно генерується, які його компоненти, як його вимірюють і чому це так важливо для нашої планети та тих, хто її населяє.
Що таке магнітне поле Землі?
El Магнітне поле Землі, також відомий як геомагнітне поле, це область навколо планети, де діють магнітні сили, створені зсередини. Це поле подібне до поля, створюваного магнітами, оскільки має два полюси: північний магнітний полюс y південний магнітний полюс. Однак ці магнітні полюси не зовсім збігаються з географічними полюсами і фактично повільно змінюють положення з часом.
Уявіть собі величезну намагнічену кулю, що обертається в космосі.. У широкому сенсі це природне магнітне поле Землі. Найпоширенішою аналогією є гігантський магніт у центрі планети, вплив якого поширюється на тисячі кілометрів у космос.
Звідки береться це магнітне поле?
Найбільш прийнятним поясненням походження магнітного поля Землі є т.зв Теорія динамо. Ця теорія стверджує, що в Зовнішнє ядро Землі — шар, що складається переважно із заліза та нікелю в рідкому стані, розташований на глибині від 2900 до 5100 кілометрів— конвекційні рухи за рахунок внутрішнього тепла, що піднімається від твердого ядра.
Ці рухи в поєднанні з обертання планети, викликають утворення електричного струму. А буває таке Електричний струм, що рухається, створює магнітне поле. Таким чином, цикл посилюється, створюючи магнітне поле, яке оточує Землю. Щоб дізнатися більше про те, як формується це поле, ви можете переглянути статтю про генерація північного сяйва.
Це явище безперервне і динамічне. Хоча інтенсивність і напрямок поля залишаються відносно стабільними, існують короткострокові та довгострокові варіації.
Складові магнітного поля Землі
Магнітне поле Землі описується вектор, оскільки воно має напрям і значення. Це означає, що він має кілька вимірних характеристик:
- Загальна сила або загальна інтенсивність (F): величина магнітного поля в даній точці.
- Декартові компоненти (X, Y, Z): позначає інтенсивність у напрямках північ-південь, схід-захід і вертикальний напрямок відповідно.
- Горизонтальний компонент (H): у результаті компонентів X і Y.
- Магнітне схилення (D): це кут між географічною північчю та магнітною північчю.
- Нахил (I): кут між магнітним полем і поверхнею Землі; Вона вертикальна на полюсах і горизонтальна на екваторі.
Одиницею вимірювання напруженості магнітного поля є Тесла (Т), хоча ця одиниця є дуже великою для цих вимірювань, тому нанотесла (нТл). На екваторі поле досягає бл 30.000 XNUMX нТ, тоді як на полюсах може досягати 60.000 XNUMX нТ. Щоб зрозуміти, як ці коливання впливають на Землю, ви можете проконсультуватися наслідки інверсії магнітного поля Сонця.
Що таке магнітосфера?
Поширюючись далеко за межі поверхні Землі, магнітне поле створює область, відому як магнітосфера. Ця зона функціонує як a захисна стінка проти сонячної та космічної радіації. Зокрема, він діє проти заряджених частинок, що надходять від сонячний вітер, запобігаючи їх прямому впливу на атмосферу Землі.
Магнітосфера має асиметричну форму, більш стиснуту з боку Землі, звернену до Сонця, і набагато більш витягнуту в протилежному напрямку. Коли сонячні частинки взаємодіють з магнітним полем, вони можуть викликати вражаючі явища, такі як Північне сяйво і південне сяйво. Щоб дізнатися більше про те, як утворюються ці полярні сяйва, рекомендуємо відвідати стаття про утворення північного сяйва.
Північне сяйво: магнетичне видовище
відомий полярне сяйво спостерігаються в полярних областях, є прямим наслідком взаємодії між в сонячний вітер і магнітне поле Землі. Коли ці високоенергетичні частинки досягають магнітосфери, вони переносяться вздовж ліній магнітного поля до полюсів. Там вони стикаються з атомами в атмосфері, створюючи вогні різних кольорів у небі.
Ці вогні відрізняються відтінками зеленого, червоного, фіолетового або синього, і їх найкраще можна спостерігати в таких місцях, як Норвегія, Канада або південна Аргентина та Чилі. Крім того, якщо вам цікаво дізнатися більше про нещодавнє шоу, ви можете перевірити Вражаюча буря Північного сяйва в Канаді.
Історія вивчення земного магнетизму
Магнетизм був предметом вивчення протягом століть. Китайці вже знали магнітні властивості магнетиту задовго до нашої ери. У середні віки були розроблені перші компаси, які були важливими для вдосконалення морської навігації.
У 1600 р. англійський вчений Вільям Гілберт Він опублікував «De Magnete», де припустив, що Земля поводилася як величезний магніт. Ця робота ознаменувала народження науки про магнетизм як такої.
Пізніше, в 1838 р., німецький математик Карл Фрідріх Гаус Він розробив детальну теорію магнітного поля Землі, продемонструвавши, що його походження лежить на планеті. Щоб дізнатися більше про те, як змінилося вивчення магнетизму, ви можете прочитати про магнітне поле Землі.
Варіації магнітного поля
Магнітне поле Землі воно не є статичним. Існують варіації обох щодня (прямим впливом Сонця), як a довгостроковий, відомий як світські варіації, які включають зрушення полюсів і зміни інтенсивності.
Але одна з найбільш інтригуючих особливостей полягає в тому, що час від часу магнітне поле повністю інвестує. Тобто північний магнітний полюс стає південним і навпаки. Є геомагнітні інверсії були зареєстровані в гірських породах, особливо в таких мінералах, як магнетит. Найновішою відомою інвестицією є т. зв Подія Brunhes-Matuyama, яка сталася близько 780.000 XNUMX років тому. Щоб дізнатися більше про це явище, ви можете відвідати подробиці про інверсії магнітних полюсів.
Як вимірюється магнітне поле Землі?
Сьогодні магнітне поле Землі можна виміряти за допомогою різноманітних технологій. Основні методи:
- Протонні магнітометри: вони вимірюють інтенсивність поля через поведінку протонів у певному матеріалі.
- Магнітометри ядерного магнітного резонансу (ЯМР).: Вони пропонують дуже точні показання на основі резонансу атомних ядер.
- Штучні супутники: як ті з Європейське космічне агентство (ESA), які здійснюють глобальні спостереження з космосу.
- Геофізичні обсерваторії: розподілені в різних місцях планети для отримання безперервних вимірювань і виявлення аномалій.
Вимірювання напруженості поля є важливими для розуміння його поведінки та того, як воно може вплинути на Землю. Таким чином ви можете дослідити, як Сонце впливає на магнітне поле Землі, про цю тему ви можете прочитати більше на стаття про вплив Сонця на магнітне поле.
Чому магнітне поле Землі таке важливе?
Магнітне поле Землі - це не просто наукова цікавинка. Його існування дозволяє життю, як ми його знаємо, розвиватися на планеті. Як він це робить?
- Захист від сонячного випромінювання: запобігає руйнуванню атмосфери сонячним вітром, зберігаючи умови, що дозволяють розвиватися життю.
- Навігація: Століттями його використовували для орієнтування кораблів і літаків, і навіть сьогодні він відіграє другорядну роль у сучасних навігаційних системах.
- Допомога мігруючим видамБагато тварин, наприклад птахи, черепахи та кити, використовують магнітне поле, щоб орієнтуватися під час своїх подорожей.
- Геологічні дослідженняВивчаючи палеомагнетизм, ми можемо зрозуміти, як поле змінювалося протягом мільйонів років, що, у свою чергу, дає підказки щодо поведінки ядра Землі та внутрішньої динаміки планети.
Зв'язок між магнітним полем і життям на Землі вражає. Насправді деякі види розвинули здатність до магніторецепція, тобто здатність виявляти магнітне поле Землі, щоб орієнтуватися. Різні види, напр перелітних птахів, китів і черепах, вони використовують його, щоб подорожувати на великі відстані та знаходити місця гніздування чи годування. Щоб дізнатися більше про це явище, ви можете прочитати про Цікаві факти про північне сяйво.
Завдяки магнітному полю Землі Земля захищена від сонячного випромінювання, яке може призвести до руйнування життя, яке ми знаємо.. Його походження в глибинах планети, його вплив на навігацію, його зв’язок із природними явищами, такими як полярне сяйво, і його вплив на навігацію тварин – лише деякі з причин, чому це захоплюючий і важливий предмет дослідження.
