Magnetizmus už od pradávna vzbudzuje ľudskú zvedavosť.. Kompasy, magnety a javy ako polárna žiara boli predmetom štúdia po stáročia. Za všetkými týmito prvkami sa však skrýva neviditeľná a mocná sila, ktorá obklopuje našu planétu: magnetické pole Zeme.
Toto magnetické pole nie je kľúčové len pre navigáciu alebo vysvetlenie niektorých prírodných javov, ale zohráva kľúčovú úlohu pri ochrane života na Zemi. V tomto článku podrobne preskúmame, čo to je, ako sa generuje, aké sú jeho zložky, ako sa meria a prečo je taký dôležitý pre našu planétu a ľudí, ktorí ju obývajú.
Aké je magnetické pole Zeme?
El Magnetické pole Zeme, tiež známe ako geomagnetické pole, je oblasť okolo planéty, kde pôsobia magnetické sily generované zvnútra. Toto pole je podobné tomu, ktoré vytvárajú magnety, pretože má dva póly: magnetický severný pól y magnetický južný pól. Tieto magnetické póly sa však presne nezhodujú s geografickými pólmi a v skutočnosti časom pomaly menia polohu.
Predstavte si obrovskú magnetizovanú guľu, ktorá sa točí vo vesmíre.. Toto je v širšom zmysle prirodzené magnetické pole Zeme. Najbežnejšou analógiou je gigantický magnet v strede planéty, ktorého vplyv siaha tisíce kilometrov do vesmíru.
Odkiaľ pochádza toto magnetické pole?
Najviac uznávaným vysvetlením vzniku magnetického poľa Zeme je tzv Dynamo teória. Táto teória tvrdí, že v Vonkajšie jadro Zeme —vyrába sa vrstva pozostávajúca hlavne zo železa a niklu v tekutom stave, ktorá sa nachádza v hĺbke 2900 až 5100 kilometrov konvekčné pohyby v dôsledku vnútorného tepla stúpajúceho z pevného jadra.
Tieto pohyby v kombinácii s rotácia planétyspôsobujú vznik elektrického prúdu. A to sa stáva Pohyblivý elektrický prúd vytvára magnetické pole. Cyklus sa teda posilňuje a vytvára magnetické pole, ktoré obklopuje Zem. Ak sa chcete dozvedieť viac o tom, ako sa toto pole formuje, môžete navštíviť článok na generácia polárnej žiary.
Tento jav je nepretržitý a dynamický. Hoci intenzita a smer poľa zostávajú relatívne stabilné, existujú krátkodobé a dlhodobé variácie.
Zložky magnetického poľa Zeme
Magnetické pole Zeme je opísané pomocou vektor, keďže má smer a význam. To znamená, že má niekoľko merateľných charakteristík:
- Celková sila alebo celková intenzita (F): je veľkosť magnetického poľa v danom bode.
- Kartézske komponenty (X, Y, Z): predstavujú intenzitu v smere sever-juh, východ-západ a vertikálnom smere.
- Horizontálny komponent (H): vyplývajúce zo zložiek X a Y.
- Magnetická deklinácia (D): je uhol medzi geografickým severom a magnetickým severom.
- Naklonenie (I): uhol medzi magnetickým poľom a povrchom Zeme; Na póloch je vertikálne a na rovníku horizontálne.
Jednotkou merania intenzity magnetického poľa je Tesla (T), aj keď je táto jednotka pre tieto merania veľmi veľká, takže nanotesla (nT). Na rovníku pole dosahuje približne 30.000 XNUMX nT, zatiaľ čo na póloch môže dosiahnuť 60.000 XNUMX nT. Ak chcete pochopiť, ako tieto variácie ovplyvňujú Zem, môžete sa poradiť dôsledky obrátenia magnetického poľa Slnka.
Čo je magnetosféra?
Magnetické pole siaha ďaleko za povrch Zeme a dáva vznik oblasti známej ako magnetosféra. Táto oblasť funguje ako a ochranná stena proti slnečnému a kozmickému žiareniu. Konkrétne pôsobí proti nabitým časticiam prichádzajúcim z slnečný vietor, čo im bráni v priamom dopade na zemskú atmosféru.
Magnetosféra má asymetrický tvar, viac stlačený na strane Zeme privrátenej k Slnku a oveľa viac predĺžený v opačnom smere. Keď slnečné častice interagujú s magnetickým poľom, môžu spôsobiť veľkolepé javy ako napr Polárna žiara a južná žiara. Ak sa chcete dozvedieť viac o tom, ako tieto polárne žiary vznikajú, odporúčame navštíviť článok o vzniku polárnej žiary.
Polárna žiara: Magnetická podívaná
Slávny polárna žiara pozorované v polárnych oblastiach, sú priamym dôsledkom interakcie medzi slnečný vietor a magnetické pole Zeme. Keď tieto vysoko energetické častice dosiahnu magnetosféru, sú prenášané pozdĺž siločiar magnetického poľa smerom k pólom. Tam sa zrážajú s atómami v atmosfére a na oblohe vytvárajú svetlá rôznych farieb.
Tieto svetlá sa líšia odtieňmi zelenej, červenej, fialovej alebo modrej a možno ich najlepšie pozorovať na miestach ako Nórsko, Kanada alebo južná Argentína a Čile. Ak máte záujem dozvedieť sa viac o nedávnom predstavení, môžete sa pozrieť Veľkolepá búrka polárnej žiary v Kanade.
História štúdia zemského magnetizmu
Magnetizmus je predmetom štúdia po stáročia. Magnetické vlastnosti magnetitu poznali už Číňania dávno pred naším letopočtom. V stredoveku boli vyvinuté prvé kompasy, ktoré boli nevyhnutné pre zlepšenie námornej navigácie.
V roku 1600 anglický vedec William Gilbert Publikoval „De Magnete“, kde navrhol, aby sa Zem správala ako obrovský magnet. Toto dielo znamenalo zrod vedy o magnetizme ako takej.
Neskôr, v roku 1838, nemecký matematik Carl Friedrich Gauss Vypracoval podrobnú teóriu magnetického poľa Zeme, čím dokázal, že jeho pôvod leží vo vnútri planéty. Viac informácií o tom, ako sa zmenilo štúdium magnetizmu, si môžete prečítať o magnetické pole Zeme.
Zmeny magnetického poľa
Magnetické pole Zeme nie je statický. Existujú variácie oboch denne (priamym vplyvom Slnka), ako a dlhodobý, známy ako svetské variácie, ktoré zahŕňajú posuny pólov a zmeny intenzity.
Ale jednou z najzaujímavejších zvláštností je, že z času na čas sa objaví magnetické pole plne investuje. To znamená, že magnetický severný pól sa stáva južným pólom a naopak. sú geomagnetické zvraty boli zaznamenané v horninách, najmä v mineráloch, ako je magnetit. Najnovšou známou investíciou je tzv Podujatie Brunhes-Matuyama, ku ktorému došlo asi pred 780.000 XNUMX rokmi. Ak sa chcete dozvedieť viac o tomto fenoméne, môžete navštíviť podrobnosti o prepólovaní magnetických pólov.
Ako sa meria magnetické pole Zeme?
Magnetické pole Zeme je dnes možné merať pomocou rôznych technológií. Hlavné metódy sú:
- Protónové magnetometre: Meria intenzitu poľa prostredníctvom správania protónov v konkrétnom materiáli.
- Magnetometre nukleárnej magnetickej rezonancie (NMR).: Ponúkajú veľmi presné hodnoty založené na rezonancii atómových jadier.
- Umelé satelity: ako tie z Európska vesmírna agentúra (ESA), ktoré robia globálne pozorovania z vesmíru.
- Geofyzikálne observatóriá: distribuované na rôznych miestach po celej planéte, aby sa získali nepretržité merania a zisťovali anomálie.
Merania intenzity poľa sú nevyhnutné na pochopenie jeho správania a toho, ako môže ovplyvniť Zem. Týmto spôsobom môžete preskúmať, ako Slnko ovplyvňuje magnetické pole Zeme, o téme, o ktorej si môžete prečítať viac článok o vplyve Slnka na magnetické pole.
Prečo je magnetické pole Zeme také dôležité?
Magnetické pole Zeme nie je len vedecká kuriozita. Jeho existencia umožňuje, aby sa na planéte rozvíjal život, ako ho poznáme. ako to robí?
- Ochrana pred slnečným žiarením: zabraňuje erózii atmosféry slnečným vetrom a zachováva podmienky, ktoré umožňujú rozvoj života.
- Navigácia: Už po stáročia sa používa na orientáciu lodí a lietadiel a aj dnes hrá druhoradú úlohu v moderných navigačných systémoch.
- Pomôžte sťahovavým druhomMnohé zvieratá, ako sú vtáky, korytnačky a veľryby, využívajú magnetické pole na orientáciu počas svojich ciest.
- Geologický výskumŠtúdiom paleomagnetizmu môžeme pochopiť, ako sa pole zmenilo v priebehu miliónov rokov, čo zase poskytuje vodítka o správaní sa zemského jadra a vnútornej dynamike planéty.
Vzťah medzi magnetickým poľom a životom na Zemi je fascinujúci. V skutočnosti si niektoré druhy vyvinuli schopnosť magnetorecepcia, teda schopnosť detekovať magnetické pole Zeme na orientáciu. Rôzne druhy, ako napr sťahovavé vtáky, veľryby a korytnačky, používajú ho na cestovanie na veľké vzdialenosti a lokalizáciu miest na hniezdenie alebo kŕmenie. Ak sa chcete dozvedieť viac o tomto fenoméne, môžete si prečítať o Zaujímavé fakty o polárnej žiare.
Vďaka magnetickému poľu Zeme je Zem chránená pred slnečným žiarením, ktoré by mohlo ukončiť život tak, ako ho poznáme.. Jeho pôvod v hlbinách planéty, jeho vplyv na navigáciu, jeho vzťah k prírodným javom, ako je polárna žiara, a jeho vplyv na navigáciu zvierat sú len niektoré z dôvodov, prečo je fascinujúcim a základným predmetom štúdia.
