Магнітне поле Землі

 

Вплив магнітного поля Землі, люди помітили ще здавна. І незважаючи на те, що причини існування магнітного поля Землі нашим предкам були не відомі, своє життя вони намагалися будувати у відповідності з певними правилами. Саме з усвідомленням того, що навколишній простір пронизаний силовими лініями, що роблять вплив на багато сфер життя людини (здоров'я, самопочуття, апетит, настрій, активність тощо), пов'язана історія появи фен-шуй, який своїм корінням сягає вглиб декількох тисячоліть. Але самі витоки його зародження беруть свій початок у практиці перших містиків давнини, які надавали особливого значення силі чотирьох сторін світу і з допомогою своєї магічної майстерності активізували її. Входячи в медитативний стан, вони просили допомоги і поради у Варти чотирьох сторін світу. Ці традиції пройшли крізь століття й відбилися в культурі різних народів. Фен-шуй – це наочне використання магнітного поля Землі з давніх часів до наших днів.

В даній курсовій роботі ми розглянемо, що таке Магнітний меридіан, Магнітний екватор, Магнітосфера, індукція магнітного поля, магнітне схилення, магнітне нахилення, магнітні збурення, Магнітні полюси і звичайно ж зміни магнітного поля Землі.

 

 

Хоча магніти і магнетизм були відомі набагато раніше, вивчення магнітного поля почалося в 1269 році, коли французький вчений Петро Перегрін (лицар П'єр з Мерикура) зазначив магнітне поле на поверхні сферичного магніту, застосовуючи сталеві голки, і визначив, що отримані лінії магнітного поля перетиналися в двох точках, які він назвав «полюсами» за аналогією з полюсами Землі. Майже три століття потому, Вільям Гільберт Колчестер використовував працю Петра Перегрина і вперше виразно заявив, що сама Земля є магнітом. Опублікована в 1600 році, робота Гілберта «De Magnete», заклала основи магнетизму як науки.

У 1750 році Джон Мічелл заявив, що магнітні полюси притягуються і відштовхуються у відповідності з законом зворотних квадратів. Шарль-Огюстен де Кулон експериментально перевірив це твердження в 1785 році і прямо заявив, що Північний і Південний полюс не можуть бути розділені. Грунтуючись на цій силі, що існує між полюсами, Симеон Дені Пуассон (1781-1840) створив першу успішну модель магнітного поля, яку він представив у 1824 році. У цій моделі магнітне H-поле проводиться магнітними полюсами і магнетизм відбувається з-за кількох пар (північ/південь) магнітних полюсів (диполів).

Три відкриття поспіль кинули виклик цій «основі магнетизму». По-перше, в 1819 році Ганс Крістіан Ерстед виявив, що електричний струм створює магнітне поле навколо себе. Потім, в 1820 році, Андре-Марі Ампер показав, що паралельні дроти, по яких йде струм в одному і тому ж напрямку, притягуються один до одного. Нарешті, Жан-Батіст Біо і Фелікс Савар у 1820 році відкрили закон, названий законом Біо-Савара-Лапласа, який правильно пророкував магнітне поле навколо будь-якого проводу, що знаходиться під напругою.

Розширивши ці експерименти, Ампер видав свою власну успішну модель магнетизму в 1825 році. У ній він показав еквівалентність електричного струму в магнітах, і замість диполів магнітних зарядів моделі Пуассона, запропонував ідею, що магнетизм пов'язаний з постійно поточними петлями струму. Ця ідея пояснювала, чому магнітний заряд не може бути ізольований. Крім того, Ампер вивів закон, названий його ім'ям, який, як і закон Біо-Савара-Лапласа, правильно описав магнітне поле, створюване постійним струмом, а також була введена теорема про циркуляцію магнітного поля. Крім того, в цієї роботі, Ампер ввів термін «електродинаміка» для опису взаємозв'язку між електрикою і магнетизмом.

У 1831 році Майкл Фарадей відкрив електромагнітну індукцію, коли він виявив, що змінне магнітне поле породжує електрика. Він створив визначення цього феномена, яке відоме як закон електромагнітної індукції Фарадея. Пізніше Франц Ернст Нейман довів, що для рухомого провідника в магнітному полі, індукція є наслідком дії закону Ампера. При цьому він ввів векторний потенціал електромагнітного поля, який, як пізніше було показано, був еквівалентний основного механізму, запропонованого Фарадеєм.

У 1850 році лорд Кельвін, тоді відомий як Вільям Томсон, відмінність між двома магнітними полями позначив як поля H та B. Перше було застосовано до моделі Пуассона, а друге – до моделі індукції Ампера. Крім того, він вивів як H і B пов'язані один з одним.

Між 1861 і 1865 роками Джеймс Клерк Максвелл розробив і опублікував рівняння Максвелла, які пояснили і об'єднали електрику і магнетизм в класичній фізиці. Перша добірка цих рівнянь була опублікована в статті 1861 року, під назвою «On Physical Lines of Force». Ці рівняння були визнані дійсними, хоча і неповними. Максвелл завершив свої рівняння у своїй більш пізній роботі 1865 року «Динамічна теорія електромагнітного поля» і визначив, що світло являє собою електромагнітні хвилі. Генріх Герц експериментально підтвердив цей факт в 1887 році.

Хоча припущене в законі Ампера сила магнітного поля рухомого електричного заряду не була заявлена, в 1892 році Хендрік Лоренц вивів її з рівнянь Максвелла. При цьому класична теорія електродинаміки була в основному завершена.

Двадцяте століття розширив погляди на електродинаміку, завдяки появі теорії відносності і квантової механіки. Альберт Ейнштейн у своїй статті 1905 року, де була обґрунтована його теорія відносності, показав, що електричні та магнітні поля є частиною одного й того ж явища, що розглядається в різних системах відліку. (Рухомий