Магнитное поле Земли

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Магнитное поле Земли. Его строение и структура. Магнитное поле на поверхности земли и межпланетное поле

1.1 Строение и структура магнитного поля. Механизм взаимодействия магнитов

1.2 Параметры поля

1.3 Магнитное поле на поверхности Земли

1.4 Межпланетное магнитное поле

1.5 Плазмосфера

2. Особенности магнитного поля Земли

2.1 Специфические особенности магнитного поля Земли

2.2 Интересные сведения о магнитном поле Земли

Заключение

Список литературы



Введение

Наша земля гигантский магнит. Так как, всё живое притяжено к Земле. Как всякий магнит, она создаёт вокруг себя магнитное поле.

Актуальность этой темы в наше время очевидна, в последнее время магнитное поле земли существенно изменяется, так же были новости о том, что магнитное поле способствует утечке кислорода из земной атмосферы и даже про то, что вдоль линий магнитного поля ориентируются коровы на пастбищах. Что представляет собой магнитное поле и насколько важны все перечисленные новости?

Объектом изучения курсовой работы является собственно магнитное поле Земли.

Целью данной курсовой работы является исследование магнитного поля земли.

Для достижения этой цели были поставлены следущие задачи исследования:

1. Структура и строение магнитного поля.

2. Магнитное поле на поверхности земли.

3. Межпланетное магнитное поле.

4. Особенности магнитного поля.

5. Интересные сведения.

В данной работе использован научный метод исследования.

Представляемая курсовая работа состоит из введения, 2-х глав и заключения общим объемом 26 страниц. Текст проиллюстрирован картинками. Список использованной литературы насчитывает 11 наименований.



1. Магнитное Поле Земли. Его строение и структура. Магнитное поле на поверхности земли и межпланетное поле

1.1 Строение и структура магнитного поля. Механизм взаимодействия магнитов

В результате многочисленных и разных опытов с центробежным генератором м-частиц, постепенно сложилась картина м-потоков вокруг магнита и м-токов внутри магнита. А также в чем заключается положительность и отрицательность м-частиц [10].

Сама м-частица нейтральна и неактивна. Но, раскрученная м-частица, в зависимости влево (против часовой) или вправо (почасовой) по ходу движения, проявляет активность, притом, свойства противоположные. Форма частицы скорее вытянутая, чем круглая.

Рис. 1. Отрицательная м-частица (http://rinat-shay.chat.ru/magnet.html)



Рис. 2. Отрицательная м-частица (http://rinat-shay.chat.ru/magnet.html)

Упрощенно, движения м-частиц вокруг постоянного магнита можно нарисовать так:

Рис. 3. Движения м-частиц вокруг постоянного магнита (http://rinat-shay.chat.ru/magnet.html)

Строение магнитного поля на прямоугольный условный сердечник (неферромагнитный, или воздух), намотаны витки провода, по которым течет постоянный м-ток (м-частицы нарисованы синими, чтоб зрительно не спутать с мю-потоком вокруг витков) [10].

Движение мю-частиц по условным виткам по кругу слева направо почасовой (смотреть от Юга на Север), по правилу буравчика. м-частицы правовинтовые, поэтому крутятся почасовой двигаясь вперёд и своим кручением проталкивают м-частицы (нарисованы зелёными), которые находятся внутри сердечника, которые тоже правовинтовые и крутятся почасовой при движении вперед (смотреть вслед). На полюсе Север получается повышенная плотность м-частиц, а на Южном полюсе пониженная - это создает обратный отток м-частиц по большому полукругу, при этом синие м-частицы, текущие по виткам, своим кручением помогают зеленым двигаться от Севера к Югу. Этот внешний м-поток мы воспринимаем как магнитное поле. А траекторию их движения называем магнитными силовыми линиями. Почему-то считая их замкнутыми (для красоты наверно), а ведь замкнуты они только вблизи - на удалении и с торцов они не замкнуты: из Севера уходят на совсем, а в Юг втягиваются уже другие, с разгона подталкивая общий круговорот м-частиц, не давая им остановиться [10].

Солнце, которое само крутится вправо, если смотреть от его Южного полюса, нам поставляет правовинтовые м-частицы (раскручиваются при вылете из недр Солнца переходя от меньших линейных скоростей к более высоким на краю Солнца), которые и определяют направление магнитной оси Земли. Такое направление во Вселенной задает правое вращение (кручение) главной Черной Дыры Вселенной (смотреть от Южного полюса), которая своим мю-потоком раскручивает всё и определяет правое вращение и кручение во всей Вселенной, всех Галактик, всех звезд, Солнц, планет, вплоть до м-частиц. Правовинтовые м-частицы - основа жизни, жизненная энергия (POR - Positive Orgone Radiation), а левовинтовые, отраженные и перевернутые от Луны и другие приходящие из Космоса - DOR - Dead Orgone Radiation [10].

Официальная наука упорно ищет минимальный магнитный домен - его НЕТ, все магнитные проявления создаёт м-частица, хотя сама не имеет ни Юга, ни Севера, но является носителем магнетизма.

Правовинтовую спираль ДНК всего живого на Земле тоже задает правовинтовая м-частица.

Рис. 4. N-S Низкое давление м-потоков Юга всосёт высокое давление м-потоков Севера, тем более, что направление закрутки м-частиц совпадают (http://rinat-shay.chat.ru/magnet.html)

В Декабре 2012 года Земля окажется в тени Солнца, которое перекроет поток м-частиц, идущий на Землю от Черной Дыры нашей Галактики! Магнитное поле вокруг Земли ослабеет! Не говоря о возмущениях при заходе и выходе из тени. Это может пошатнуть магнитную ось Земли. Кручение атмосферы и самой Земли потоками м-частиц тоже подвергнется изменениям и ось кручения Земли может съехать к новым полюсам кручения. Общее поступление жизненной энергии будет меньшим, чем обычно! Это вдобавок к тому, что поток дарков тоже будет затенён, т.е. ослабеет гравитационное притяжение Земли Черной Дырой и Земля отдалится от Солнца - похолодает как минимум.

Механизм взаимодействия магнитов изображен на следующих 3-х рисунках [10].

Рис. 5. N-N Сжатие потоков увеличит общее давление м-потоков - это будет мешать приближению Севера к Северу (http://rinat-shay.chat.ru/ magnet.html)

Рис. 6. S-S Сжатие потоков увеличит общее давление м-потоков - это будет мешать приближению Севера к Северу (http://rinat-shay.chat.ru/ magnet.html)

На Земле все природные и искусственные магниты, магнитные поля - правовинтовые, состоящие из положительных м-нетрин, но с помощью моей вертушки легко создаются не только положительные, но и отрицательные, левовинтовые м-частицы и левовинтовой магнит, т.е. из отрицательных м-частиц, где всё наоборот, получается, как бы антимагнит, с полюсами Анти-юг и Анти-север [10].



1.2 Параметры поля

Точки Земли, в которых напряжённость магнитного поля имеет вертикальное направление, называют магнитными полюсами. Таких точек на Земле две: северный магнитный полюс и южный магнитный полюс.

Прямая, проходящая через магнитные полюсы, называется магнитной осью Земли. Окружность большого круга в плоскости, которая перпендикулярна к магнитной оси, называется магнитным экватором. Вектор магнитного поля в точках магнитного экватора имеет приблизительно горизонтальное направление [6].

Средняя напряжённость поля на поверхности Земли составляет около 0,5 Э (40 А/м) и сильно зависит от географического положения. Напряжённость магнитного поля на магнитном экваторе около 0,34 Э (Эрстед), у магнитных полюсов около 0,66 Э. В некоторых районах (в так называемых районах магнитных аномалий) напряжённость резко возрастает. В районе Курской магнитной аномалии она достигает 2 Э.

Дипольный магнитный момент Земли на 1995 год составлял 7,812·1025 Гс·смі (или 7,812·1022 А·мІ), уменьшаясь в среднем за последние десятилетия на 0,004·1025 Гс·смі или на 1/4000 в год.

Распространена аппроксимация магнитного поля Земли в виде ряда по гармоникам - ряд Гаусса [2].

Для магнитного поля Земли характерны возмущения, называемые геомагнитными пульсациями вследствие возбуждения гидромагнитных волн в магнитосфере Земли; частотный диапазон пульсаций простирается от миллигерц до одного килогерца [4].

1.3 Магнитное поле на поверхности Земли

Чтобы охарактеризовать магнитное поле, надо знать не только его величину, но и направление. Направление определяется относительно географических координат Земли и задается двумя углами: склонением и наклонением. Склонение - это угол между географическим и магнитным меридианами, т. е. между истинным направлением на север и тем, которое указывает магнитная стрелка. Наклонение - угол между направлением магнитной стрелки, вращающейся вокруг горизонтальной оси, и горизонтальной плоскостью. Для намагниченного шара характерно именно распределение наклонения: оно связано с географическими координатами соотношением tgJ = 2tg0, где J - наклонение, а 0 - широта места наблюдения [3].

Величина магнитного поля Земли очень мала: около 0,5 эрстеда. Для сравнения напомним, что магнитное поле около полюсов магнита, употребляемых для опытов в школе, составляет несколько десятков эрстед.

В наше время магнитное поле на поверхности Земли изучено достаточно хорошо. Выяснилось, что оно непрерывно изменяется, поэтому круглый год отряды магнитологов бороздят континенты, измеряя и вновь перемеряя магнитное поле. Специальные суда, построенные из немагнитных материалов, исследуют магнитное поле на морях и океанах. Оснащенные специальными приборами, самолеты записывают магнитное поле в труднодоступных районах или просто на обширных территориях. В различных точках Земли - на экваторе и около полюсов, около столиц мира и в отдаленных районах, на дрейфующих льдинах и в обсерваториях - ведется непрерывное наблюдение за магнитным полем Земли, за его мельчайшими изменениями. Передают сведения о магнитном поле спутники, на борту которых установлены специальные приборы. Вся эта многочисленная и многообразная информация поступает в наиболее крупные обсерватории, обрабатывается там, подвергается математическому анализу. На основании всех этих данных сейчас можно говорить об особенностях геомагнитного поля [1].

Геомагнитное поле в общих чертах похоже на дипольное. Что это означает? Диполем называется магнит, полюсы которого находятся очень близко друг к другу. Диполь в общих чертах представляет собой модель геомагнитного поля Земли. Если диполь находится в центре шара, магнитное поле на его поверхности имеет такие особенности: у шара будут два полюса, расположенных в диаметрально противоположных точках. Около полюсов величина поля в два раза больше, чем на "экваторе", а наклонение описывается формулой tgJ = 2tg0.

Магнитное поле Земли, как и дипольное, имеет два полюса. Величина геомагнитного поля на полюсах примерно в два раза больше, чем на экваторе, закономерность изменения наклонения с широтой такая же, как и у дипольного поля [2].

Давно установлено, что магнитные полюсы Земли не совпадают с географическими. Магнитная ось наклонена к оси вращения на 11,5°. Отсюда и возникает склонение, т. е. несовпадение магнитных меридианов с географическими. Магнитный полюс в Северном полушарии находится около берегов Северной Америки (71° с. ш., 96° з. д.), а магнитный полюс в Южном полушарии - около берегов Антарктики, на долготе Австралии (70° ю. ш., 150° в. д.). Как можно заметить, полюсы не находятся в диаметрально противоположных точках земного шара. Магнитная ось не только не совпадает с осью вращения по направлению, но и не проходит через центр Земли; кроме того, величина поля в Северном полушарии несколько больше, чем в Южном. магнитное поле земля плазмосфера

В некоторых областях на поверхности Земли реальное магнитное поле значительно отличается от дипольного. Такие области называются континентальными аномалиями. Их происхождение, в отличие от магнитных аномалий, связано не с намагниченными слоями внутри Земли, а с самим процессом возникновения земного магнитного поля [4].

Самая значительная из континентальных аномалий - так называемый Восточно-Сибирский овал на востоке Азиатского материка. Здесь наблюдается резкое отступление склонения от того, которое было бы в случае любым образом размещенного диполя. Увеличение напряженности магнитного поля наблюдается, кроме того, в районе Зондских островов.

Нарушают основное магнитное поле Земли и магнитные аномалии, которые создаются намагниченными телами, например, залежами различных руд железа [5].

1.4 Межпланетное магнитное поле

Если бы межпланетное пространство было вакуумом, то единственными магнитными полями в нем могли быть лишь поля Солнца и планет, а также поле галактического происхождения, которое простирается вдоль спиральных ветвей нашей Галактики. При этом поля Солнца и планет в межпланетном пространстве были бы крайне слабы.

На самом деле межпланетное пространство не является вакуумом, а заполнено ионизованным газом, испускаемым Солнцем (солнечным ветром). Концентрация этого газа 1-10 см-3, типичные величины скоростей между 300 и 800 км/с, температура близка к 105 К (напомним, что тем­пература короны 2Ч106 К).

Рис. 1. Секторная структура межпланетного магнитного поля [9]

Стрелками и знаками обозначено направление межпланетного магнитного поля. Спиралями Архимеда отделены воображаемые границы секторов.

Поскольку газ солнечного ветра почти полностью ионизованный, то его электропроводность очень велика (102 Мо/см). Проводники с высокой проводимостью имеют особенность сопротивляться изменению магнитного поля. Другими словами, проникновение магнитного поля в такой проводник невозможно.

Движущийся солнечный ветер будет уносить солнечное магнитное поле в межпланетное пространство. Так как по­ток плазмы начинается в короне Солнца (или ниже нее), то в солнечном ветре имеются магнитные поля. Величина магнитных полей на Солнце составляет от 1 до 1000 Гс.

Поток солнечной плазмы "выметает" из внутренней части солнечной системы планетные и галактические магнитные поля. Солнечный ветер будет "гнать" галактическое поле перед собой до тех пор, пока не будет достигнуто динамическое равновесие между давлением солнечного ветра и давлением галактической среды. Это происходит на расстоянии от 10 до 100 астрономических единиц (а. е.). Следовательно, межпланетное пространство ограничено полостью в галактической среде, размеры которой дают верхнюю границу величины солнечно-межпланетного магнитного поля. Силовые линии магнитного поля солнечного ветра простираются в межпланетное пространство за орбиту Земли, при этом один их конец находится на Солнце. Характеристики солнечного ветра и межпланетных магнитных полей нерегулярны и асимметричны из-за волокнистой структуры короны, нерегулярностей магнитных полей в фотосфере и т. д. [9]

Радиальная компонента межпланетного магнитного поля Вr должна уменьшаться обратно пропорционально квадрату расстояния от Солнца (т. е. как r-2). Она может быть выражена через величину радиальной компоненты поля на поверхности Солнца. Если на Солнце магнитное поле равно Br0= 0,5 Гс, то на расстоянии 1 а.е. поле.Br"1g.

Истечение плазмы из Солнца происходит таким образом, что плазма просто отталкивает силовые линии поля и покидает Солнце в радиальном направлении. Если бы Солнце не вращалось, то такое радиальное истечение плазмы привело бы к тому, что силовые линии магнитного поля были бы также радиальны и параллельны движению частиц. Поскольку Солнце вращается, то магнитное поле приобретает поперечную компоненту (в плоскостях, перпендикулярных оси вращения) и силовые ли­нии магнитного поля становятся спиральными.

Направление спирального поля можно оценить, если предположить, что один конец силовой линии закреплен на Солнце и вращается вместе с ним. Тогда частицы, которые непрерывно испускаются данной областью вращающейся короны, будут двигаться в экваториальной плоскости по спиралям Архимеда. (Это напоминает работу вращающегося поливального устройства). Таким образом, межпланетное магнитное поле приобретает и поперечную компоненту Bj. Можно оценить, что вблизи орбиты Земли угол спирали с радиусом составляет около 45° и радиальная и поперечная компоненты Bj=Br=1g.

Первые измерения магнитных полей за пределами магнитосферы Земли были проведены на спутнике "Пионер-1" в октябре 1958 г. Они позволили установить существование и положение области перехода от внешней части геомагнитного поля к межпланетному пространству. Эти результаты были подтверждены измерениями на других ИСЗ. Экспериментально было установлено, что имеются значительные нерегулярности, наложенные на спиральное межпланетное поле.

Спутниковые измерения межпланетного магнитного поля выявили тесную связь между величиной магнитного поля, перпендикулярного оси вращения аппарата (поперечной составляющей В^), и значением магнитного индекса К или А [9].

Перед началом и в период геомагнитных бурь величина В^ увеличивается на порядок и приобретает более нерегулярный характер, чем в спокойные периоды.

Это объясняется тем, что плазма из возмущенных областей на Солнце может уносить в межпланетное пространство более интенсивные и более нерегулярные поля. А это приводит к появлению нерегулярностей в спокойном межпланетном поле, что подтверждают измерения на спутниках.

Обнаружена также прямая корреляция между изменениями межпланетного поля по данным спутников и солнечной активностью. По этим данным была оценена средняя скорость распространения возмущения, равная ~1000км/с.

Вектор межпланетного магнитного поля имеет радиальную составляющую Вr, направленную или от Солнца (знак +), или к Солнцу (знак -). Межпланетное про­странство разделено на чередующиеся спиральные секто­ры, в каждом из которых радиальная компонента направ­лена либо наружу, либо вовнутрь.

В пределах каждого сектора скорость солнечного ветра и плотность частиц систематически изменяются. Наблюдения с помощью ракет показывают, что оба параметра резко увеличиваются на границе сектора. В конце второго дня после прохождения границы сектора плотность очень быстро, а затем, через два или три дня, медленно начинает расти. Скорость солнечного ветра уменьшается медленно на второй или третий день после достижения пика. Сек­торная структура и отмеченные вариации скорости и плотности тесно связаны с магнитосферными возмущениями. Секторная структура довольно устойчива, поэтому вся структура потока вращается с Солнцем по крайней мере в течение нескольких солнечных оборотов, проходя над Землей приблизительно через каждые 27 дней [9].

1.5 Плазмосфера

На небольшом удалении от поверхности Земли, порядка трёх её радиусов, магнитные силовые линии имеют диполеподобное расположение. Эта область называется плазмосферой Земли.

Заметное влияние на магнитное поле на поверхности Земли оказывают токи в ионосфере. Это область верхней атмосферы, простирающаяся от высот порядка 100 км и выше. Содержит большое количество ионов. Плазма удерживается магнитным полем Земли, но её состояние определяется взаимодействием магнитного поля Земли с солнечным ветром, чем и объясняется связь магнитных бурь на Земле с солнечными вспышками. [11]



2. Особенности магнитного поля Земли

2.1 Специфические особенности магнитного поля Земли

Большинство людей редко вспоминают, что живут они на огромном магните - Земля. И часто думая о странностях погоды, вряд ли связывают их с изменением того, что незаметно, но постоянно присутствует - магнитное поле планеты. "Смерти без причины не бывает", и объяснения необычайно теплых зим в Сибири, обильных снегопадов в Европе, неожиданных ураганов и землетрясений в разных уголках мира многие исследователи находят в геомагнитных и психических процессах, происходящих на Земле [8].

Магнитное поле земного шара практически совпадает с полем, который создал бы магнит в виде стержня, если его расположить к оси вращения нашей планеты. Hа 436 км от центра Земли и наклонить на 12 Силовые линии такого гигантского магнита, выходят из северного магнитного полюса, расположенного в южном географическом полушарии, и, пронзив десятки тысяч километров околоземного космического пространства, входят в южный магнитный полюс в северном полушарии.

Один геомагнитный полюс находился на канадском Арктическом архипелаге, на покрытом вечными льдами острове Элсмир, другой - на ледяном континенте Антарктида, на Земле Уилкса. Находились, потому что в настоящее время их положения изменились. Еще в январе 1986 года на австралийском научно-исследовательском судне провели измерения магнитного поля Земли с высокой точностью и установили, что за последние десятилетия Северный магнитный полюс "вышел" в море, покинув Восточную Антарктиду, и оказался в крайней южной области Индийского океана. На момент измерений он переместился минимум на 200 километров [8].

По более поздним данным новосибирского геофизика Дмитриева А.Н., скорость смещения магнитного поля равна 16-17 километров в год и постепенно увеличивается. Перемещения происходят по направлению к мировым магнитным аномалиям, а это означает, что Южный магнитный полюс "спешит" в Восточную Сибирь. Глобальные перемены не проходят незаметно для людей. Взаимосвязь человека и окружающего мира лежит далеко не на уровне "покорить и использовать".

На наращивание мощности магнитного поля сразу отзывается кровеносная система, которая, по сути, является магнитной антенной. В Красноярске и Новосибирске медики уже столкнулись с проблемой низкого содержания гемоглобина в крови новорожденных детей, которую упорно пытались решить с помощью железосодержащих препаратов. Конечно, от содержания гемоглобина зависит питание клеток кислородом, но стоит учитывать и его магнитонесущую функцию. Детский организм просто отреагировал на увеличение величины магнитного поля [8].

Другая связанная с этим проблема - озоновые дыры, которые сопряжены с магнитными полюсами и аномалиями. Название, которое было дано этому эффекту в конце 80-х годов, является не совсем точным. Речь идет не о недостатке, а о вертикальном перераспределении озона в атмосфере. Над Восточно-Сибирской магнитной аномалией на высоте 22-46 километров концентрация озона упала на 70 % по сравнению с нормальным содержанием, при этом "исчезнувший" озон наблюдается в приземном слое. Его концентрация увеличилась настолько, что можно почувствовать его запах, а если увеличится еще на порядок, то будет видно свечение. Именно этим перераспределением объясняется то, что уровень ультрафиолета существенно не изменился, и мы не стали похожи на негров, пока еще [11].

По мнению А.Н. Дмитриева, эти изменения магнитного поля не являются кризисом, а всего лишь проявлением эволюции Земли. В кризисной ситуации находятся люди, которые оказались неподготовленными к существенным перестройкам среды обитания и изменению своего отношения к миру. Не готовой оказалась и наука, в частности метеорология, которая занималась сбором статистических данных и предсказаниями погоды, а не поиском причин явлений, происходящих в природе [9].

Последние 10 лет были самыми теплыми в этом тысячелетии. По данным Всемирной Метеорологической организации по сравнению с 1961-1990 в Женеве среднее повышение температуры составило 0.33 С по сравнению с концом прошлого столетия. Это потепление годами происходило существенно неравномерно и не везде проявлялось одинаково. По-разному оно влияло и на людей, ведь повышение среднегодовой температуры в Иркутске, хотя и заметно, но не так значимо для жителей, как неожиданные снежные и холодные зимы в Европе. Если 1998 год был рекордно "горячим", то уже в 1999 году начал играть заметную роль эффект сильного понижения температуры в акватории Тихого океана. Объяснение кроется в том, что Гольфстрим больше не является "общеевропейской грелкой", а как раз наоборот и связанно это с Арктикой. Шапка арктических льдов постепенно тает, и холодная, пресная, а потому легкая вода, устремляется, по теплому Гольфстриму в обратную сторону, что приводит к постоянному холодному климатообразующему фактору в Европе.

Магнитосфера окутывает Землю защитным колпаком, и первая встречает накатывающийся поток солнечного ветра, который содержит миллиарды заряженных частиц. Вокруг Земли образуются радиационные пояса из захваченных частиц, поэтому они почти не попадают на ее поверхность. Единственное исключение - это приполярные щели, образующие воронкообразную структуру, через которую вдоль силовых линий непосредственно проникает плазма солнечного ветра. Проекция этих областей на поверхность Земли почти совпадает с зоной полярных сияний. До недавнего времени угол раствора щели составлял всего 2-3 градуса, теперь уже минимум 45 градусов. Представьте себе, сколько всего теперь сыпется в эти дыры! Каждая частица несет энергию, которая переходит в тепло, разрушающее арктические льды. В чем причина такого поведения магнитного поля Земли пока непонятно. Но подобные странности происходят не только на нашей планете [9].

Ученые давно обратили внимание на фактор магнитной сопряженности Меркурия, Земли, Юпитера и Урана. Сравнительное изучение характеристик этих планет в течение многих лет позволило новосибирским исследователям сделать вывод, что если на одной из них происходит серьезная перестройка, то нечто похожее произойдет и на остальных. У Земли и Юпитера практически совпадают магнитные оси. Сначала изменения магнитного поля были обнаружены на Юпитере и Уране, электромагнитные мощности этих планет возросли в 30 и 10 раз, соответственно.

Затем был обнаружен эффект инверсии поля на Уране, то есть северный и южный магнитный полюса поменялись местами. Это очень серьезные перестройки планет в Солнечной системе. Что если на Земле начнет происходить нечто похожее? "Многие ожидали, что именно в момент, когда Луна полностью закроет Солнце 11 августа 1999 года, произойдёт нечто... Если вы помните, Земля окружена магнитосферой, которая как свинцовый фартук в рентген - кабинете, защищает всё живое на планете от космического ионизирующего излучения. За состоянием магнитосферы всё время следят учёные, естественно, что и 11-го августа проводилось тщательное наблюдение [10].

2.2 Интересные сведения о магнитном поле Земли

В последние дни на научных информационных сайтах появилось большое количество новостей, посвященных магнитному полю Земли. Например, новость о том, что в последнее время оно существенно изменяется, или о том, что магнитное поле способствует утечке кислорода из земной атмосферы и даже про то, что вдоль линий магнитного поля ориентируются коровы на пастбищах. Что представляет собой магнитное поле и насколько важны все перечисленные новости?

Магнитное поле Земли - это область вокруг нашей планеты, где действуют магнитные силы. Вопрос о происхождении магнитного поля до сих пор окончательно не решен. Однако большинство исследователей сходятся в том, что наличием магнитного поля Земля хотя бы отчасти обязана своему ядру. Земное ядро состоит из твердой внутренней и жидкой наружной частей [9].

Вращение Земли создает в жидком ядре постоянные течения. Как читатель может помнить из уроков физики, движение электрических зарядов приводит к появлению вокруг них магнитного поля.

Одна из самых распространенных теорий, объясняющих природу поля, - теория динамо-эффекта - предполагает, что конвективные или турбулентные движения проводящей жидкости в ядре способствуют самовозбуждению и поддержанию поля в стационарном состоянии [9].

Землю можно рассматривать как магнитный диполь. Его южный полюс находится на географическом Северном полюсе, а северный, соответственно, на Южном. На самом деле, географический и магнитный полюса Земли не совпадают не только по "направлению". Ось магнитного поля наклонена по отношению к оси вращения Земли на 11, 6 градуса. Из-за того, что разница не очень существенная, мы можем пользоваться компасом. Его стрелка точно указывает на южный магнитный полюс Земли и почти точно на Северный географический. Если бы компас был изобретен 720 тысяч лет назад, то он бы указывал и на географический и на магнитный северный полюс. Но об этом чуть ниже.

Магнитное поле защищает жителей Земли и искусственные спутники от губительного воздействия космических частиц. К таким частицам относятся, например, ионизированные (заряженные) частицы солнечного ветра. Магнитное поле изменяет траекторию их движения, направляя частицы вдоль линий поля. Необходимость наличия магнитного поля для существования жизни сужает круг потенциально обитаемых планет (если мы исходим из предположения, что гипотетически возможные формы жизни похожи на земных обитателей) [9].

Ученые не исключают, что часть планет земного типа не имеют металлического ядра и, соответственно, лишены магнитного поля. До сих пор считалось, что планеты, состоящие из твердых скальных пород, как и Земля, содержат три основных слоя: твердую кору, вязкую мантию и твердое или расплавленное железное ядро. В недавней работе ученые из Массачусетского технологического института предложили сразу два возможных механизма образования "скалистых" планет без ядра. Если теоретические выкладки исследователей подтвердятся наблюдениями, то формулу для расчета вероятности встретить во Вселенной гуманоидов или хотя бы что-то, напоминающее иллюстрации из учебника биологии, придется переписать.

Земляне тоже могут лишиться своей магнитной защиты. Правда, точно сказать, когда это произойдет, геофизики пока не могут. Дело в том, что магнитные полюса Земли непостоянны. Периодически они меняются местами. Не так давно исследователи установили, что Земля "помнит" о смене полюсов. Анализ таких "воспоминаний" показал, что за последние 160 миллионов лет магнитные север и юг менялись местами около 100 раз. Последний раз это событие произошло около 720 тысяч лет назад.

Смена полюсов сопровождается изменением конфигурации магнитного поля. Во время "переходного периода" на Землю проникает существенно больше космических частиц, опасных для живых организмов. Одна из гипотез, объясняющих исчезновение динозавров, утверждает, что гигантские рептилии вымерли именно во время очередной смены полюсов.

Кроме "следов" плановых мероприятий по смене полюсов исследователи заметили в магнитном поле Земли опасные подвижки. Анализ данных о его состоянии за несколько лет показал, что в последние месяцы в нем начали происходить опасные изменения. Настолько резких "движений" поля ученые не регистрировали уже очень давно. Вызывающая беспокойства исследователей зона находится в южной части Атлантического океана. "Толщина" магнитного поля в этом районе не превышает трети от "нормальной". Исследователи давно обратили внимание на эту "прореху" в магнитном поле Земли. Собранные за 150 лет данные показывают, что за этот период поле здесь ослабло на десять процентов [9].

На данный момент трудно сказать, чем это грозит человечеству. Одним из последствий ослабления напряженности поля может стать увеличение (пусть и незначительное) содержания кислорода в земной атмосфере. Связь между магнитным полем Земли и этим газом была установлена с помощью системы спутников Cluster - проекта Европейского космического агентства. Ученые выяснили, что магнитное поле ускоряет ионы кислорода и "выбрасывает" их в космическое пространство.

Несмотря на то, что магнитное поле нельзя увидеть, обитатели Земли хорошо его чувствуют. Перелетные птицы, например, отыскивают дорогу, ориентируясь именно на него. Существует несколько гипотез, объясняющих, как именно они ощущают поле. Одна из последних предполагает, что птицы воспринимают магнитное поле визуально. Особые белки - криптохромы - в глазах перелетных птиц способны менять свое положение под воздействием магнитного поля. Авторы теории считают, что криптохромы могут выполнять роль компаса.

Кроме птиц магнитное поле Земли вместо GPS используют морские черепахи. И, как показал анализ спутниковых фотографий, представленных в рамках проекта Google Earth, коровы. Изучив фотографии 8510 коров в 308 районах мира, ученые заключили, что эти животные предпочтительно ориентируют свои тела с севера на юг (или с юга на север). Причем "реперными точками" для коров служат не географические, а именно магнитные полюса Земли. Механизм восприятия коровами магнитного поля и причины именно такой реакции на него остаются неясными.

Кроме перечисленных замечательных свойств магнитное поле способствует появлению полярных сияний. Они возникают в результате резких изменений поля, происходящих в удаленных регионах поля.

Магнитное поле не обошли своим вниманием сторонники одной из "теорий заговора" - теории о лунной мистификации. Как уже упоминалось выше, магнитное поле защищает нас от космических частиц. "Собранные" частицы скапливаются в определенных частях поля - так называемых радиационных поясах Ван Алена. Скептики, не верящие в реальность высадок на Луну, считают, что во время пролета сквозь радиационные пояса астронавты получили бы смертельную дозу радиации [9].



Заключение

Проведя научный рассказ, я выполнил поставленные цели и задачи.

Магнитное поле Земли - удивительное следствие законов физики, защитный щит, ориентир и создатель полярных сияний. Если бы не оно, жизнь на Земле, возможно, выглядела бы совсем иначе.

Важнейшей задачей магнитного поля Земли является защита земли. Магнитосфера, образуемая магнитным полем Земли, как щит защищает земную поверхность от метеоритов, вредных космических лучей и частиц. На рисунке вверху виден слой магнитосферы, называемый поясами Ван Аллена. Эти пояса, расположенные на расстоянии десятков тысяч километров от поверхности Земли, защищают живые организмы от возможной губительной энергии космоса.

Строение и структура магнитного поля земли - это сложный процесс и не малую роль в нём играет магнитосфера - область околоземного космического пространства, контролируемая магнитным полем Земли.

Исходя из вышесказанного, следует отметить что, если бы магнитного поля не было - его необходимо было бы придумать.



Список литературы

1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. - Изд. 4-е, стереотипное. - М.: Физматлит; Изд-во МФТИ, 2004. - Т. III. Электричество. - 656 с.

2. Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике. - М.: Наука, 1976.

3. Н.В. Короновский. Магнитное поле геологического прошлого Земли. Соросовский образовательный журнал, N5, 1996.

4. Дмитриева В.Ф. Физика. М., 1993 г.

5. Павленко Ю.Г. Физика. Учебное пособие. М., 1998 г.

6. Перельман Я.И. Занимательная физика, кн.2. Чебоксары, 1994 г.

7. Савельев И.В. Курс общей физики, т.2. М.,1982 г.

8. http://planetarium-kharkov.org.

9. http://eco.km.ru/.

10. http://rinat-shay.chat.ru/magnet.html.

11. ru.wikipedia.org.

Размещено на Allbest.ru

...